微波消解儀的特性
發(fā)布日期：2020-5-25
微波是一種電磁波，是頻率在300MHz—300GHz的電磁波，即波長(zhǎng)在100cm至1mm范圍內(nèi)的電磁波，也就是說(shuō)波長(zhǎng)在遠(yuǎn)紅外線與無(wú)線電波之間。微波波段中，波長(zhǎng)在1-25cm 的波段專(zhuān)門(mén)用于雷達(dá)，其余部分用于電訊傳輸。為了防止民用微波功率對(duì)無(wú)線電通訊、廣播、電視和雷達(dá)等造成干擾，國(guó)際上規(guī)定工業(yè)、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)及家用等民用微波的頻率為2450 土5OMHz。因此，微波消解儀器所使用的頻率基本上都是245OMHz，家用微波爐也如此。
微波的特性
（1） 金屬材料不吸收微波，只能反射微波。如銅、鐵、鋁等。用金屬（不銹鋼板）作微波爐的爐膛，來(lái)回反射作用在加熱物質(zhì)上。不能用金屬容器放入微波爐中，反射的微波對(duì)磁控管有損害。
（2） 絕緣體可以透過(guò)微波，它幾乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、石英、紙張等，它們對(duì)微波是透明的，微波可以穿透它們向前傳播。這些物質(zhì)都不會(huì)吸收微波的能量，或吸收微波極少。物質(zhì)吸收微波的強(qiáng)弱實(shí)質(zhì)上與該物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)有關(guān)，即損耗因子越大，吸收微波的能力越強(qiáng)[2]。家用微波爐容器大都是塑料制品。微波密閉消解溶樣罐用的材料是聚四氟乙烯、工程塑料等。
（3）極性分子的物質(zhì)會(huì)吸收微波（屬損耗因子大的物質(zhì)），如：水、酸等。它們的分子具有永久偶極矩(即分子的正負(fù)電荷的中心不重合)。極性分子在微波場(chǎng)中隨著微波的頻率而快速變換取向，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，使分子間相互碰撞摩擦，吸收了微波的能量而使溫度升高。我們吃的食物，其中都含有水份，水是強(qiáng)極性分子，因此能在微波爐中加熱。下面，我們可以進(jìn)一步理解微波消解試樣的原理。
微波消解試樣的原理: 稱(chēng)取 0.2g -1.0g的試樣置于消解罐中，加人適量的酸。通常是選用 HNO3、HCI、HF、H2O2等，把罐蓋好，放入爐中。當(dāng)微波通過(guò)試樣時(shí)，極性分子隨微波頻率快速變換取向，分子來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，與周?chē)肿酉嗷ヅ鲎材Σ粒肿拥目偰芰吭黾樱乖嚇訙囟燃眲∩仙Ｍ瑫r(shí)，試液中的帶電粒子（離子、水合離子等）在交變的電磁場(chǎng)中，受電場(chǎng)力的作用而來(lái)回遷移運(yùn)動(dòng)，也會(huì)與臨近分子撞擊，使得試樣溫度升高。
微波加熱是一種直接的體加熱的方式，微波可以穿入試液的內(nèi)部，在試樣的不同深度，微波所到之處同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)，加熱更快速，均勻。縮短加熱時(shí)間，比傳統(tǒng)方式快速高效。微波加熱還會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象（即比沸點(diǎn)溫度還高）。對(duì)一些低沸點(diǎn)的試劑在密閉容器中，就很容易出現(xiàn)過(guò)熱，可見(jiàn)，密閉溶樣罐中的試劑能提供更高的溫度，有利于試樣的消化。由于試劑與試樣的極性分子都在 2450MHz 電磁場(chǎng)中快速的隨變化的電磁場(chǎng)變換取向，分子間互相碰撞摩擦，相當(dāng)于不斷攪拌，促使試劑與試樣的化學(xué)反應(yīng)加速進(jìn)行。提高了化學(xué)反應(yīng)的速率，使得消化速度加快。由此綜合，微波加熱快、均勻、過(guò)熱、不斷產(chǎn)生新的接觸表面。有時(shí)還能降低反應(yīng)活化能，改變反應(yīng)動(dòng)力學(xué)狀況，使得微波消解能力增強(qiáng)，能消解許多傳統(tǒng)方法難以消解的樣品。
