微波化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

微波化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在微波化學(xué)中，化學(xué)反應(yīng)溫度的提高程度和提高速度與 反應(yīng)物所用溶劑分子的極性有關(guān)，分子的極性則和分子的瞬 間偶極有關(guān)，分子的瞬間偶極又是和分子中的電荷分布情況 有關(guān)。當(dāng)分子中一端帶有負(fù)電荷而另一端帶有正電荷，即分 子中的電荷分布不平衡時(shí)產(chǎn)生了分子的瞬間偶極。這種電荷 分布不平衡的分子在微波作用下將微波能量吸入，分子的內(nèi)

能、運(yùn)動(dòng)速度和反應(yīng)的溫度激劇提高，導(dǎo)致了化學(xué)反應(yīng)速度 的加快。極性分子的反應(yīng)物在非極性分子溶劑中，由于反應(yīng) 物吸收微波能量后，其熱能通過(guò)分子碰撞而被轉(zhuǎn)移到了非極 性溶劑內(nèi)，微波加熱這類反應(yīng)體系較慢甚至到?jīng)]有作用，所 以用微波加熱不能顯著提高在非極性溶劑中的反應(yīng)溫度。另 外，微波能作用于極性分子（反應(yīng)物，溶劑）能加劇分子運(yùn) 動(dòng)，大大增加了反應(yīng)物的碰撞頻率，即加快了化學(xué)反應(yīng)速度； 而在非極性分子溶劑中，盡管微波也能加快極性分子反應(yīng)物 的運(yùn)動(dòng)，但由于非極性溶劑不但不吸收微波能而加速運(yùn)動(dòng)，并 且緩沖了極性分子的反應(yīng)物的加速運(yùn)動(dòng)，即不能顯著提高反 應(yīng)的碰撞頻率。所以，用微波進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，選擇合適的反 應(yīng)物和溶劑是非常重要的。

    溶劑介電常數(shù)對(duì)反應(yīng)速率的影響 在極性溶劑中，用微波法進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)可以顯著提高反 應(yīng)速率。將介電常數(shù)各不相同的幾種溶劑分別置于敞口的反 應(yīng)器中，輸入徼波（功率10界八…），加熱1014，測(cè)定各種 溶劑的升溫情況，可以得到介電常數(shù)不同的溶劑吸收微波能 的情況，結(jié)果見(jiàn)表3-2。實(shí)驗(yàn)表明，高介電常數(shù)溶劑吸收微波 能的速度顯著大于低介電常數(shù)溶劑，而且極性小、分子量大 的溶劑，相同條件下吸收微波能量較少，四氣化碳、苯和正 己烷化合物等非極性分子幾乎不吸收微波能量。所以，應(yīng)用 微波爐進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，選用極性溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)是至關(guān)重 要的。在干法微波反應(yīng)中，電介質(zhì)對(duì)微波能量的吸收率更為 重要，因?yàn)樵诟煞ǚ磻?yīng)中許多介質(zhì)是被作為有加熱作用的填 充料，它們先應(yīng)良好地被微波加熱再傳導(dǎo)給反應(yīng)物〈這樣不 論反應(yīng)物料極性如何都可以進(jìn)行反應(yīng)，如果這類介質(zhì)對(duì)反應(yīng) 有催化作用則效果更佳.