Wirkung der Mikrowelle auf die Moleküle

Bei vielen Laboranwendungen der Mikrowelle (Aufschluss, Trocknung, etc.) nutzt man das schnelle Aufheizen der Proben durch die Wechselwirkung der Mikrowelle mit den Molekülen und Ionen. Bei der chemischen Synthese setzt sich vermehrt die Erkenntnis durch, das hier der Energieübertrag auf die Moleküle für die positiven Ergebnisse verantwortlich ist. Die Frage nach dem "Mikrowelleneffekt" wird von vielen Forschern teilweise sehr kontrovers diskutiert. Eine abschliessende Beurteilung kann zum momentanen Zeitpunkt aber noch nicht gegeben werden. Es gibt jedoch einige Anzeichen dafür, das der Energieübertrag durch die Mikrowelle gegenüber der klassischen Energieübertragung durch Wärme die in der Praxis zu beobachtenden Vorteile zu verantworten hat.
• Reaktionen bei gleicher Innentemperatur der Reaktionslösung verlaufen in der Mikrowelle häufig anders als bei konvektivem Energieübertrag
• Reaktionen in der Kälte und gleichzeitigem Mikrowelleneintrag ermöglichen Produkte, die auf klassischem Wege so nicht zu erzielen sind.
• Reaktionen in Mono-Mode-Mikrowellensystemen (hohe Energiedichte) verlaufen häufig schneller und liefern höhere Ausbeuten als in Multi-Mode-Mikrowellen mit deutlich niedrigerer Energiedichte

Die Wirkung der Mikrowelle auf chemische Synthesen wird in den folgenden Animationen dargestellt:
Die Moleküle wechseln infolge des oszillierenden elektrischen Feldes zwischen geordnetem und ungeordnetem Zustand. Dieses bewirkt eine Rotationsanregung von Dipolen und eine Molekularbewegung durch die Wanderung der Ionen.














Dieser Ansatz begründet die Erfolge der Mikrowellen-Synthese in drucklosen, offenen Reaktionssystemen bei der Siedetemperatur des Lösungsmittels, bei "kalten" Reaktionsbedingungen und bei der Peptid-Synthese.


Theorie der Mikrowellen-Synthese: Ein Erklärungsansatz (pdf)

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