微波化學(xué)原理簡(jiǎn)述：為化學(xué)反應(yīng)“有序”地賦能

微波化學(xué)的發(fā)展為化學(xué)合成提供了一種高效、快速、選擇性高且環(huán)境友好的方法，正在逐漸改變傳統(tǒng)化學(xué)合成的面貌。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的拓展，微波化學(xué)有望在未來的化學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。微波輔助不僅是一種加熱手段，更是一種能夠讓分子有序運(yùn)動(dòng)、提高分子動(dòng)能的革命性方法。

與此同時(shí)，微波化學(xué)對(duì)于綠色化學(xué)具有重要的意義，它通過提供一種高效、節(jié)能且環(huán)境友好的加熱方式，大程度的提高原子經(jīng)濟(jì)性，即反應(yīng)物的原子被更有效地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，減少了原料的浪費(fèi)。有助于實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的綠色化，是實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

微波化學(xué)創(chuàng)始人也是CEM創(chuàng)始人-Michael J. Collins博士和Brittany L. Hayes博士在2002年出版的《Microwave Synthesis》一書，對(duì)微波合成行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。這本書不僅為微波化學(xué)領(lǐng)域提供了一個(gè)全面的概述，還詳細(xì)介紹了微波輻射在有機(jī)合成中的應(yīng)用，推動(dòng)了微波合成技術(shù)的發(fā)展和普及。Michael J. Collins博士提出：幾乎所有類型的熱驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)都可以通過微波加速：加成反應(yīng)、環(huán)加成反應(yīng)、取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、裂解反應(yīng)等。這為微波化學(xué)帶來了廣闊的應(yīng)用范圍，正在重塑整個(gè)合成化學(xué)領(lǐng)域。

圖1.分子運(yùn)動(dòng)受不同外部電場(chǎng)頻率作用示意圖

微波化學(xué)利用微波能量來加速化學(xué)反應(yīng)。微波加熱的核心原理在于：通過偶極極化與離子傳導(dǎo)，使得極性分子（如溶劑、試劑）在交變電場(chǎng)中進(jìn)行有序的高頻旋轉(zhuǎn)并摩擦產(chǎn)熱。在300到約300,000兆赫(MHz)的頻率范圍內(nèi)，微波光子中的能量（0.037千卡/摩爾）相對(duì)于斷裂分子鍵所需的典型能量（80-120千卡/摩爾）非常低，因此在上述頻率范圍下，只有分子的旋轉(zhuǎn)收到影響，微波不會(huì)影響有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)。

阿倫尼烏斯方程是由瑞典化學(xué)家斯萬特·奧古斯特·阿倫尼烏斯（Svante August Arrhenius）在1889年提出的。這一方程定量表示了反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，是化學(xué)動(dòng)力學(xué)中非常重要的理論基礎(chǔ)。

圖2.阿倫尼烏斯方程簡(jiǎn)介

微波加熱同時(shí)優(yōu)化阿倫尼烏斯方程中的A（有序碰撞）和T（均一加熱）這兩大參數(shù)，這對(duì)于化學(xué)反應(yīng)來說是革命性的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)常規(guī)加熱方式僅能粗放提升T（且無法保障高加熱效率以及能量密度和熱量傳輸?shù)木恍裕?/span>。因此通常情況下需要1-2個(gè)小時(shí)的由熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)在微波加熱的作用下往往只需要幾分鐘，為合成化學(xué)提效的同時(shí)帶來了更多可能。

CEM Discover 2.0微波合成儀，其適用于化學(xué)合成、催化 反應(yīng)、合成化學(xué)、樣品提取等多種科研實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，包括但不限于復(fù)雜有機(jī)合成反應(yīng)、藥物合 成、材料合成、綠色化學(xué)研究等。這款微波合成儀以其高效、多功能、用戶友好的設(shè)計(jì)，為合成化學(xué)家提供了強(qiáng)大的工具，提高科研能力和生產(chǎn)力。

CEM Discover 2.0 擁有先進(jìn)的微波技術(shù)：第三代環(huán)形聚焦單模微波技術(shù)和市面上 最大的300ml單模微波合成儀微波腔。更高的能量密度和更大的反應(yīng)腔體為化學(xué)反應(yīng)帶來了更多可能，讓更多化學(xué)反應(yīng)從不可能變?yōu)榭赡堋?/span>

圖3.CEM Discover 2.0 微波合成儀

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