微波化學(xué)的發(fā)展

微波化學(xué)的發(fā)展

   在我們今天的生活中，微波設(shè)備已經(jīng)是普遍存在的，我們已經(jīng)適應(yīng)了使用微波設(shè)備。家庭有家用微波爐，隨時能加熱飯菜；工業(yè)上有工業(yè)微波設(shè)備，例如烘干機(jī)、殺菌機(jī)、干燥機(jī)等。

    但其實微波化學(xué)的歷史并不久。

   微波在化學(xué)中的應(yīng)用開辟了微波化學(xué)這一化學(xué)新領(lǐng)域．微波可以直接與化學(xué)體系發(fā)生作用從而促進(jìn)各類化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，這是通常意義上的微波化學(xué)所涉及的內(nèi)容，微波對凝聚態(tài)物質(zhì)的化學(xué)作用上就屬于這一類．微波與氣態(tài)物質(zhì)的作用情況有些不同。在這里．某些特定額率(波長)的微波可以被某些特定的氣體所吸收，因為它們的量子能量可能正好與相應(yīng)氣體的轉(zhuǎn)動能級的能量差相對應(yīng)，這就是微波吸收光譜學(xué)所研究的內(nèi)容。它在大氣污染物監(jiān)測方面有很有價值的應(yīng)用．但對于常用的915MHz和2450MWz的微波功率，更一般的情況是，在微波功率的誘導(dǎo)下，氣體先轉(zhuǎn)變成等離子體，進(jìn)而可在各種化學(xué)領(lǐng)域加以利用，這就是所謂微波等離子體化學(xué)，它是廣義微波化學(xué)所涵蓋的內(nèi)容．基于以上認(rèn)識，我們可以說微波化學(xué)實際上是從微波等離子體化學(xué)開始發(fā)展。

    微波場對凝聚態(tài)物質(zhì)的作用則要復(fù)雜得多，因此，在凝聚態(tài)化學(xué)中利用微波能的研究工作要比微波等離子體在化學(xué)中的應(yīng)用晚得多，而且最初(1974年)的工作巴僅僅是用微波爐作樣品的烘干。1975年才有人用它作生物樣品的消解并取得了很大的成功．現(xiàn)在這一技術(shù)已經(jīng)商品化并作為標(biāo)淮方法被廣泛用于分析樣品的預(yù)處理。

    微波用于凝聚態(tài)合成化學(xué)的研究開始于1986年，迄今研過并取得了明顯效果的有機(jī)合成反應(yīng)還有重排、Knoevenage反應(yīng)、Perkin反應(yīng)、苯偶姻縮合、Reformatsky反應(yīng)、Deckman反應(yīng)、縮醛(酮)反應(yīng)、Witting反應(yīng)、經(jīng)醛縮合、開環(huán)、烷基化、水解、氧化、烯烴加成、消除反應(yīng)、取代、成環(huán)、環(huán)反轉(zhuǎn)、蘸交換、酰胺化、催化氫化．脫鞍、脫保護(hù)、聚合、主體選擇性反應(yīng)、自由基反應(yīng)及搪類和某些有機(jī)全屬反應(yīng)等，幾乎涉及了有機(jī)合成反應(yīng)的各個主要領(lǐng)域.但迄今的研究還主要停留在實驗事實的積累方面，對于反應(yīng)機(jī)理的研究還進(jìn)行得很少也很不深入，以致對微波加熱或改善這些合成方法的機(jī)理還無法作出一個統(tǒng)一的令人信服的解釋．“熱效應(yīng)說”可以解釋不少實驗事實，但也確實存在用“熱效應(yīng)說”無法解釋的實驗事實。微波量子能量只有2x10-22J，比分產(chǎn)間的范德瓦爾結(jié)合能還少．如果有所謂“非熱效應(yīng)”，這種非熱效應(yīng)又是如何發(fā)生的呢?也難以回答烘干機(jī)。
    同樣的評價也適合于無機(jī)固相反應(yīng)中應(yīng)用微波的情況。無論是陶瓷材料(包括超導(dǎo)材料)的燒結(jié)、固體快離子導(dǎo)體的制備，超細(xì)納米粉體材和沸石分子篩的合成等都因應(yīng)用微波麗獲益，但就對微波在這些合成反應(yīng)中所起作用的認(rèn)識而言，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到有一個指導(dǎo)性理論的水平．
   盡管如此，微波化學(xué)作為一個新興化學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展卻已是一個不爭的事實，并已在環(huán)境保護(hù)、石油工業(yè)和冶金等部門獲得了廣泛和成功的應(yīng)用.上述現(xiàn)象的存在，只能說明我們面臨的是一個嶄新的、大有作為的領(lǐng)域。但也正因為還有許多未被認(rèn)識的東西，我們的科學(xué)研究才更有搞頭，才更有可能“有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造、有所前進(jìn)。
   不難看出，微波化學(xué)是在人們對微波場中物質(zhì)的特性及其相互作用的研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的．它的深入研究顯然要涉及電磁場和電磁波理論、介電質(zhì)物理理論、凝聚態(tài)物理理論、等離子體物理理論、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和各種化學(xué)原理，因此可以說．微波化學(xué)是根據(jù)上述理論和原理，利用現(xiàn)代微波技術(shù)來研究物質(zhì)在微波場作用下的物理和化學(xué)行為的一門科學(xué)．