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基本信息

項(xiàng)目名稱：
微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱效應(yīng)探討
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
有機(jī)合成技術(shù)與人類生活的聯(lián)系十分緊密。小到日常起居，大到軍工國防都離不開有機(jī)合成物的應(yīng)用。但是某些重要的有機(jī)物應(yīng)用傳統(tǒng)的方法合成速度十分緩慢，產(chǎn)率也不高。將微波技術(shù)應(yīng)用在合成中就可以解決這一問題。 但是長(zhǎng)久以來人們對(duì)于微波加快化學(xué)反應(yīng)速率的機(jī)理一直都不明確，只能通過經(jīng)驗(yàn)對(duì)微波技術(shù)加以應(yīng)用，缺乏理論指導(dǎo)。本文正是從理論的角度出發(fā)，提出了一種全新的微波作用機(jī)理，希望能夠給此方面的研究人員開辟一條全新的道路。也希望我們不僅僅滿足于對(duì)微波有機(jī)合成技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，而是更深一步地對(duì)其本質(zhì)加以研究。人類不應(yīng)該只對(duì)被沖上沙灘的漂亮貝殼愛不釋手，卻忽視了我們面前浩瀚廣博的自然真理的海洋。
詳細(xì)介紹：
有機(jī)合成技術(shù)與人類生活的聯(lián)系十分緊密。小到日常起居，大到軍工國防都離不開有機(jī)合成物的應(yīng)用。但是某些重要的有機(jī)物應(yīng)用傳統(tǒng)的方法合成速度十分緩慢，產(chǎn)率也不高。將微波技術(shù)應(yīng)用在合成中就可以解決這一問題。 本文正是對(duì)微波作用機(jī)理這一理論問題加以研究，文中對(duì)于微波的非熱性影響的原理解釋不同于以往的看法，在文中將提出一種微波對(duì)于減弱局部電子云密度作用的假說，研究過程中通過一系列實(shí)驗(yàn)逐步證明假說，以往的對(duì)于微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱性影響的原因的理論，往往關(guān)注于微波是否能夠提供足夠的能量使電子躍遷，增大分子的能量。而本文中提出了一種新的解釋問題的角度：微波能夠影響原子間電子云的密度，從而使帶正電的原子核相互排斥，使鍵長(zhǎng)增長(zhǎng)，鍵能下降，最終使反應(yīng)速度加快。單從物理學(xué)的角度出發(fā)，文中提出的糾結(jié)態(tài)微波子作用效應(yīng)就值得研究,在現(xiàn)有文獻(xiàn)中未見有此思路的。日后如果在此領(lǐng)域深入研究論證將會(huì)對(duì)基礎(chǔ)理論化學(xué)產(chǎn)生重大影響。

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  • 微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱效應(yīng)探討
  • 微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱效應(yīng)探討

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

對(duì)微波能夠加快化學(xué)反應(yīng)這一事實(shí)，叢非熱性影響的角度出發(fā)，提出一種合理的不同以往的假說，首先闡述微波對(duì)電子云密度的影響，由此推導(dǎo)出原子之間鍵能減弱的原因，從而說明微波加快化學(xué)反應(yīng)的非熱性影響的原因。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

通過一系列實(shí)驗(yàn)逐步證明假說，以往的對(duì)于微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱性影響的原因的假說，往往關(guān)注于微波是否能夠提供足夠的能量使電子躍遷，增大分子的能量。而我的論文中提出了一種新的解釋問題的角度：微波能夠影響原子間電子云的密度，從而使帶正電的原子核相互排斥，使鍵長(zhǎng)增長(zhǎng)，鍵能下降，最終使反應(yīng)速度加快。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

可以用來有效解釋在微波的作用下，化學(xué)反應(yīng)速度大大增加這一事實(shí)，從而預(yù)測(cè)能夠用微波催化的反應(yīng)，大大降低工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間，提高產(chǎn)率。將微波應(yīng)用于化工生產(chǎn)，對(duì)提高我國的綜合國力有著不可估量的影響。

學(xué)術(shù)論文摘要

化學(xué)作為一門中心科學(xué)在現(xiàn)代社會(huì)中起著不可替代的作用，尤其是有機(jī)合成化學(xué)與人類的日常生活聯(lián)系更是緊密。工業(yè)化大規(guī)模地快速生產(chǎn)化工制品已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。但由于各種原因一些重要的化工制品生產(chǎn)相當(dāng)緩慢，近年來經(jīng)過各國化學(xué)家的不懈努力已經(jīng)將微波技術(shù)成功運(yùn)用于有機(jī)合成領(lǐng)域，使化學(xué)反應(yīng)的速率大大增加，可是目前科學(xué)界對(duì)于微波的作用機(jī)理尚不明確，在熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)之間存在很大的爭(zhēng)論。 本文正是對(duì)微波作用機(jī)理這一理論問題加以研究，文中對(duì)于微波的非熱性影響的原理解釋不同于以往的看法，在文中將提出一種微波對(duì)于減弱局部電子云密度作用的假說，研究過程中通過一系列實(shí)驗(yàn)逐步證明假說，以往的對(duì)于微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的非熱性影響的原因的理論，往往關(guān)注于微波是否能夠提供足夠的能量使電子躍遷，增大分子的能量。而本文中提出了一種新的解釋問題的角度：微波能夠影響原子間電子云的密度，從而使帶正電的原子核相互排斥，使鍵長(zhǎng)增長(zhǎng)，鍵能下降，最終使反應(yīng)速度加快。單從物理學(xué)的角度出發(fā)，文中提出的糾結(jié)態(tài)微波子作用效應(yīng)就值得研究,在現(xiàn)有文獻(xiàn)中未見有此思路的。日后如果在此領(lǐng)域深入研究論證將會(huì)對(duì)基礎(chǔ)理論化學(xué)產(chǎn)生重大影響。

獲獎(jiǎng)情況

2009年6月獲得第五屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽自然科學(xué)類論文一等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

參考文獻(xiàn)

< Zhao Yuying;Mai Liang （Inner Mongolia National Teachers' College;Tonglaio;028043）> <蘇躍增 孫曉娟 劉萍關(guān)于微波化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的探討(江蘇石油化工學(xué)院化工系 常州 213016)> <王立中,卞小琴,對(duì)甲苯磺酸催化微波合成乙酰水楊酸的研究(泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院)，江蘇泰州225300 > <B.Dayal,K.R.Rapole,Synlett,1995.861> <黃卡瑪,楊曉慶, 微波加快化學(xué)反應(yīng)中非熱效應(yīng)研究的新進(jìn)展,2005>

同類課題研究水平概述

微波作用于反應(yīng)的本質(zhì)原理問題作為基礎(chǔ)研究將仍是微波化學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn) 可以預(yù)計(jì)，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，這方面的研究將更加廣泛地開展現(xiàn)在微波在化學(xué)中的應(yīng)用非常廣泛，幾乎覆蓋了化學(xué)的所有領(lǐng)域，但不可否認(rèn)的是這些研究除了如酯化反應(yīng)等極少數(shù)反應(yīng)外，絕大多數(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，如何將微波技術(shù)應(yīng)用植入到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中去，或者說是將微波化學(xué)反應(yīng)量擴(kuò)大的問題已經(jīng)是一個(gè)十分重要和必要的課題. 科學(xué)界部分科學(xué)家認(rèn)為微波加熱還具有特殊效應(yīng)。他們的解釋 總結(jié)起來大概有以下幾點(diǎn)； (1)微波的存在會(huì)活化反應(yīng)物分子，使反應(yīng)的誘導(dǎo)期縮短。 (2)微波場(chǎng)的存在會(huì)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)造成取向效應(yīng)，使反應(yīng)物分子在連心線上分運(yùn)動(dòng)相對(duì)加強(qiáng)，造成有效碰撞頻率增加，反應(yīng)速率加快。微波量子物 理學(xué)告訴我們，微波可引起分子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)，從而活化分子，使反應(yīng)更容易進(jìn)行 。 (3)黃卡瑪?shù)日J(rèn)為是電磁場(chǎng)的作用使反應(yīng)的指前因子和反應(yīng)活化能同時(shí)增加，從Arrhenius公式可知，這二者的增加是相互矛盾的，如指前因 子增加的作用大于活化能增加的作用，微波就會(huì)加快反應(yīng)進(jìn)行；反之則減緩反應(yīng)。
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