La química de microondas es la ciencia de aplicar radiación de microondas a reacciones químicas. [1] [2] [3] [4] [5] Las microondas actúan como campos eléctricos de alta frecuencia y generalmente calentarán cualquier material que contenga cargas eléctricas móviles , como moléculas polares en un solvente o iones conductores en un sólido. Los disolventes polares se calientan cuando las moléculas que los componen se ven obligadas a rotar con el campo y perder energía en las colisiones. Las muestras semiconductoras y conductoras se calientan cuando los iones o electrones dentro de ellas forman una corriente eléctrica y se pierde energía debido a la resistencia eléctrica.del material. El calentamiento por microondas en el laboratorio comenzó a ganar una amplia aceptación a raíz de los artículos publicados en 1986, [6] aunque el uso del calentamiento por microondas en la modificación química se remonta a la década de 1950. Aunque ocasionalmente se conocen por acrónimos como MAOS (Síntesis orgánica asistida por microondas), [7] MEC (Química mejorada por microondas) o MÁS síntesis (Mejora de reacción orgánica por microondas), estos acrónimos han tenido poca aceptación fuera de un pequeño número de grupos.
El calentamiento convencional generalmente implica el uso de un horno o baño de aceite, que calienta las paredes del reactor por convección o conducción. El núcleo de la muestra tarda mucho más en alcanzar la temperatura objetivo, por ejemplo, al calentar una muestra grande de ladrillos cerámicos.
Al actuar como fuente de calor interna, la absorción de microondas puede calentar los compuestos objetivo sin calentar todo el horno o el baño de aceite, lo que ahorra tiempo y energía. [7] También es capaz de calentar objetos suficientemente delgados en todo su volumen (en lugar de a través de su superficie exterior), produciendo en teoría un calentamiento más uniforme. Sin embargo, debido al diseño de la mayoría de los hornos de microondas y a la absorción desigual del objeto que se calienta, el campo de microondas generalmente no es uniforme y se produce un sobrecalentamiento localizado. El calentamiento volumétrico por microondas (MVH) supera la absorción desigual aplicando un campo de microondas intenso y uniforme.
Diferentes compuestos convierten la radiación de microondas en calor en diferentes cantidades. Esta selectividad permite que algunas partes del objeto que se calienta se calienten más rápidamente o más lentamente que otras (en particular, el recipiente de reacción).
La química de microondas se aplica a la química orgánica [8] ya la química inorgánica. [9] [10] [11] [12] [13] [14]
Un sistema heterogéneo (que comprende diferentes sustancias o diferentes fases) puede ser anisotrópico si se consideran las tangentes de pérdida de los componentes. Como resultado, se puede esperar que la energía del campo de microondas se convierta en calor en diferentes cantidades en diferentes partes del sistema. Esta disipación de energía no homogénea significa que es posible el calentamiento selectivo de diferentes partes del material y puede dar lugar a gradientes de temperatura entre ellas. No obstante, la presencia de zonas con una temperatura superior a otras (denominadas puntos calientes) debe ser sometida a la transferencia de calor.procesos entre dominios. Donde la tasa de conducción de calor es alta entre los dominios del sistema, los puntos calientes no tendrían existencia a largo plazo ya que los componentes alcanzan rápidamente el equilibrio térmico . En un sistema donde la transferencia de calor es lenta, sería posible tener la presencia de un punto caliente en estado estable que puede mejorar la velocidad de la reacción química dentro de esa zona caliente.