微波在化学反应中的应用完全版.docVIP

虽然不是一个这敏感的技术，我依然不敢让外资独享，如不幸出现那种情况，民族老板都得下课！因为它比现在所知的几种技术都先进太多了。静静地等待一位真正的企业家出现，当然，我会给你巨额优惠。 微波在化学反应中的应用——高能化学 微波作为一种能量，能够大幅度地加快一大批化学反应的速度，从而给一些化工生产带来革命性的改变。应当给这一新概念一个全新的定位——高能化学。 为了给支撑这一新概念经得起推敲的理由，需要详细叙述微波这一作用被发现及应用的过程。且要揭示这一作用的原理。 原理的发现始于氯乙酸的制造过程。 氯乙酸生产中，催化剂不论加硫、磷、醋酐或直接加乙酰氯，都是为了获得乙酰氯这一最终的催化剂，所以有关原理的论述就从乙酰氯说起。 乙酰氯因有羰基的致活作用，可使α碳上的氢依次被氯取代，生成氯乙酰氯： CI2+CH3COCI=CICH2COCI+HCI 氯乙酰氯被醋酸酸解，则得到氯乙酸和返回一个乙酰氯。 CICH2COCI+CH3COOH=CICH2COOH+CH3COCI 这就是氯乙酸的产生过程——乙酰氯和氯乙酰氯周而复始地循环。 但是氯乙酰氯的结构中仍然有羰基，α碳上的氢还具有被氯取代的可能，(这个原理可参照乙醛的氯化总是最终得到三氯乙醛）如果氯乙酰氯存在的时间够长，就有可能生成二氯乙酰氯，后者再酸解就生成二氯乙酸。（方程式略）这就是二氯乙酸的生成过程。微波可以压缩氯乙酰氯的存在时间，从而杜绝了二氯乙酸的生成。微波为什么能够缩短氯乙酰氯存在的时间，还要从一个简单的计算说起。 从化工词典查得二氯乙酸的比重是1.5634，这是常温下的数值，在80℃时比重设为1.4634，这不是实际测量值，但是误差不会很大，不影响分析结果。一氯乙酸在80℃时的比重是1.35(生产时，以这一比重作为氯化终点）。醋酸常温下比重是1.049，80℃时的比重设定为1。（这误差不大）另根据方程式计算，1克醋酸生成氯乙酸后的重量是1.575克，同样1克醋酸生成二氯乙酸后的重量是2.15克。则： 1.575÷1.35＝1.167 得出1克醋酸生成一氯乙酸的80℃时体积是1.167毫升。 2.15÷1.4634＝1.469 得出1克醋酸生成二氯乙酸80℃时的体积是1.469毫升。 两个得数都减去醋酸原来的一毫升就是反应后的体积增加值，则一克醋酸生成一氯乙酸体积增加了0.167个单位，这是一个氯原子增加的。而一克醋酸生成二氯乙酸体积增加了0.469个单位。这是两个氯原子增加的。除以2得0.2345就是一个氯原子增加的体积。我们看，同样一个氯原子，在一氯乙酸中增加的体积要少于在二氯乙酸中的增加值。这就是所谓空间阻隔效应。当醋酸的甲基上有了一个氯原子之后，再上第二个氯，由于氯原子半径大，第一个氯必须挪一挪位置，即改变键角，两个氯原子之间多出一个空洞，所以多增了体积。改变键角要消耗一定的能量，可从有关资料上查出每摩尔的生成热一氯乙酸要大于二氯乙酸，就是这个原因。多消耗能量就一定消耗时间——因时间和能量等价。（等价这个问题另作研究）。或者说，能量的转移一定要消耗时间。 微波是如何改变反应时间的呢？根据微波的数据知道，微波的频率是2450×106赫兹，即在微波的作用下，所有极性分子每秒钟都旋转这么多圈，可以看做是共振。因为只有共振才能把微波的能量有效地传递给极性分子，微波对氯气、氢气、二氧化碳等非极性分子不起作用。我用醋酸和氯乙酰氯反应生成氯乙酸和乙酰氯的反应来验证微波的作用。醋酸和氯乙酰氯各取10毫升，在电炉上加热，80℃时完成反应。在家用微波炉中加热，70℃就可以完成反应。微波炉的功率是800瓦。用1800瓦的工业微波加热，53℃就可以完成反应。如果微波的功率加大只是缩短了反应的时间而没有降低反应温度，则说明微波无作用。现在它降低了反应温度，可以使我们对于化学反应有一个重新的认识，——化学反应就是分子间的破坏性碰撞。微波使极性分子的运动空前加速，都可以达到因运动而快速升温的程度，使得分子间碰撞的破坏力空前增加，这是微观世界的现象，我们肉眼观察不到，但可以观察宏观世界的灾难性碰撞来想象其裂度。比如道路车祸，赛车车祸等。这些车的速度还达不到因运动而快速升温的程度，飞机也达不到，我们所看到的和微波升温速度有得一比的就是陨石和回收的人造航天器。我们可以从微波的升温速度来反推极性分子由微波加速的运动速度是多么的惊人，这真是微观世界的风暴。前面提到微波对单质气体等非极性分子不起作用，但是微波把能量加到另一方的极性分子上，这些气体分子碰到上面破坏力同样可观。所以，微波助力的化学反应当之无愧地可以称之为高能化学。 宏观世界里，人们处处在防止碰撞，想方设法在避免碰撞造成的破坏，长期以来收效甚微。反过来要想碰坏就太容易了，所以我们提高碰撞力可做到事半功倍的效果。 而微波对于改变键角不起任何作用。