浅谈微波化学

浅谈微波化学

[摘要]：本文阐述了微波化学的概念、原理技术、以及分析了当前微波化学技术的一些应用、与健康的有关话题。与各个学科交叉的微波化学在当今社会逐渐显示出它特有的优势—快速高效环保。研究微波化学也是当今世界的发展趋势。[关键词]：微波化学、原理技术、健康

一、引言

何为微波化学

微波化学是一门新兴的前沿交叉学科。它是在人们对微波场中物质的特性及其相互作微波化学是利用现代微波技术来研究物质在微波场作用下的物理和化学行为的一门用的深入研究基础上发展起来的，已在广泛的实际应用中显示出空前强大的生命力．近年来，微波能在化工领域中应用愈来愈广泛，国内也正迎头赶上。在微波在分析化学、有机化学和环境化学中具重要地位；在化工、橡胶、造纸、分析新材料等行业中也逐步得到推广，取得了不少成果。因此也可以说微波化学促进了社会发展和进步。

二、微波概念、原理

1，概念微波是指频率为300MHz-300GMHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。

2、原理

（1）家用微波炉和所有化学合成使用的商业专用微波反应器的工作频率均为2.45GHz（相应波长为12.25cm），这是为了避免与无线电通讯及手机的频率互相干扰。

（2）微波增强化学是建立在通过“微波介电加热”效应来有效地加热物质的基础上的，而微波介电加热依赖于特定物质（如溶剂或试剂）吸收微波能量并将其转化为热的能力。

（3）微波是由电场与磁场组成的电磁波，而大多数的反应主要是通过电场发挥作用。电场主要通过以下两个机理实现加热：偶极极化作用和离子传导作用（4）与传统加热方式相比，微波可提高反应的产率或大大缩短反应时间，有时还表现出和常规加热不同的选择性。目前认为微波可能存在三种效应:微波热效应, 特殊微波效应, 微波非热效应。

三、微波化学的操作技术

（1）无溶剂操作：反应物被预吸附到基本上微波可透过的(二氧化硅，氧化铝或粘土)或者强吸收的(石墨)无机载体上，可以掺杂催化剂或者试剂。利用微波可透过的或仅仅极弱吸收微波的无机载体，比如二氧化硅，氧化铝或是粘土材料。这些反应受到固定在多孔固相载体上的试剂/底物的影响，比传统的液相反应更有优势，因为它们具有活性试剂位点的良好分散性，伴随的选择性，和易于后处理。有些固相载体可以循环利用，避免了使用溶剂的废物处理问题，使这些过程成为生态友好的绿色方案。

(2)强微波吸收载体：与弱微波吸收载体，比如二氧化硅、氧化铝、粘土和沸石无溶剂(“干介质”)微波过程相反的是，另一种选择是使用强微波的吸收载体，比如石墨。对于需要高温的反应，使用既能够利用强微波耦合又可以强烈吸附有机分子的反应载体的做法引起了越来越多的关注。因为许多有机化合物与微波辐射基本上没有相互作用，像这样的载体，能够吸收和转化微波源提供的能量，而且将其转移给进行化学反应的试剂，可以说是一种理想的“增敏剂”。

（3）相转移催化剂：相转移催化条件(PTC) 也已经成为在微波辅助的有机合成中得到广泛应用的一种处理技术。在相转移催化中，反应物处于分离的两相中，例如液液或固液两项。在液-液相转移催化条件下，因为两相互不相溶，离子性试剂通常溶于水相中，而底物保留在有机相中。另一方面，在固-液相转移催化条件下，可以作为有机介质中的悬浮剂来使用固态的离子性试剂。相转移催化剂促进了阴离子从水相或固相到有机相的转移，典型的是季鎓盐或是阳离子配合物试剂。

四、微波与健康

微波技术的出现为我们的生活带来很多的方便。微波合成药物不仅能提高产率、减少副反应，还能降低完成反应所需要的溶剂和时间。应用微波还能处理污水，可以用来生活污水、工业废水、江河湖泊污水等的净化和海水淡化。经微波能处理后，废水可１００％返还综合利用。微波干反应不使用溶剂，更是环保和绿色。总之微波化学是符合绿色低碳生活的一门科学。然而，所有的事物都有两面性，微波技术也不例外。微波有辐射，而且影响人体健康，具体体现在：

1、影响神经系统神经系统对微波有较高的灵敏度，人体在反复接触低强度的电磁辐射后，会使中枢神经系统的机能发生变化，出现神经衰弱等症状，失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等，严重时可使大脑皮层细胞活动能力减弱，并造成脑损伤。

2、影响心血管系统在微波作用下，常发生血液动力失调，血管通透性改变，心电图变化等现象，长期受微波作用者的血压均降低，但也有增高的。对心电图的分析，除多数呈现心动过缓外，也有心动过速、窦性心律不齐，房性或室性早博等。而另一些则可发展至植物神经性血管功能紊乱。

3、影响生殖系统从卫生学调查表明，生殖系统对微波电磁辐射比较敏感，

致热效应微波所产生的生殖系统损害比较明显，微波辐射有可能造成造成孕妇流产、不育、畸胎等病变。

4、食品安全问题第一：微波食品产生致癌化合物。曾有研究表明，微波过的肉类会产生致癌物；牛奶、水果、麦片中的氨基酸也会在微波加热后转化为致

癌物；蔬菜中的植物生物碱同样会转化成致癌物危害我们健康。

第二：食物营养严重流失。微波炉烹煮的食物会使蔬菜中的矿物质、维生素及营养成分极大的减少，或转变成致癌物。

第三：身体会暗中产生一定的变化。如荷尔蒙失调，淋巴和消化系统紊乱，血液和免疫力异常，情绪低落、记忆退化，永久性脑损伤，甚至还会引发心脏病。

所以，我们要充分利用微波化学的优点，不断改进它的劣势，让他不断发展，也让微波技术继续造福人类。