微波化学原理简述：为化学反应“有序”地赋能

微波化学的发展为化学合成提供了一种高效、快速、选择性高且环境友好的方法，正在逐渐改变传统化学合成的面貌。随着技术的进步和应用的拓展，微波化学有望在未来的化学研究和工业生产中发挥更大的作用。微波辅助不仅是一种加热手段，更是一种能够让分子有序运动、提高分子动能的革命性方法。

与此同时，微波化学对于绿色化学具有重要的意义，它通过提供一种高效、节能且环境友好的加热方式，大程度的提高原子经济性，即反应物的原子被更有效地转化为目标产物，减少了原料的浪费。有助于实现化学反应的绿色化，是实现化学工业可持续发展的重要途径之一。

微波化学创始人也是CEM创始人-Michael J. Collins博士和Brittany L. Hayes博士在2002年出版的《Microwave Synthesis》一书，对微波合成行业产生了深远的影响。这本书不仅为微波化学领域提供了一个全面的概述，还详细介绍了微波辐射在有机合成中的应用，推动了微波合成技术的发展和普及。Michael J. Collins博士提出：几乎所有类型的热驱动化学反应都可以通过微波加速：加成反应、环加成反应、取代反应、消除反应、裂解反应等。这为微波化学带来了广阔的应用范围，正在重塑整个合成化学领域。

图1.分子运动受不同外部电场频率作用示意图

微波化学利用微波能量来加速化学反应。微波加热的核心原理在于：通过偶极极化与离子传导，使得极性分子（如溶剂、试剂）在交变电场中进行有序的高频旋转并摩擦产热。在300到约300,000兆赫(MHz)的频率范围内，微波光子中的能量（0.037千卡/摩尔）相对于断裂分子键所需的典型能量（80-120千卡/摩尔）非常低，因此在上述频率范围下，只有分子的旋转收到影响，微波不会影响有机分子的结构。

阿伦尼乌斯方程是由瑞典化学家斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯（Svante August Arrhenius）在1889年提出的。这一方程定量表示了反应速率常数与温度的关系，是化学动力学中非常重要的理论基础。

图2.阿伦尼乌斯方程简介

微波加热同时优化阿伦尼乌斯方程中的A（有序碰撞）和T（均一加热）这两大参数，这对于化学反应来说是革命性的，因为传统常规加热方式仅能粗放提升T（且无法保障高加热效率以及能量密度和热量传输的均一性）。因此通常情况下需要1-2个小时的由热力学驱动的化学反应在微波加热的作用下往往只需要几分钟，为合成化学提效的同时带来了更多可能。

CEM Discover 2.0微波合成仪，其适用于化学合成、催化 反应、合成化学、样品提取等多种科研实验应用，包括但不限于复杂有机合成反应、药物合 成、材料合成、绿色化学研究等。这款微波合成仪以其高效、多功能、用户友好的设计，为合成化学家提供了强大的工具，提高科研能力和生产力。

CEM Discover 2.0 拥有先进的微波技术：第三代环形聚焦单模微波技术和市面上 最大的300ml单模微波合成仪微波腔。更高的能量密度和更大的反应腔体为化学反应带来了更多可能，让更多化学反应从不可能变为可能。

图3.CEM Discover 2.0 微波合成仪

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