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微波消解儀是如何消解樣品的
首先,我們來了解一下微波的特性,,從而可以了解什么物質(zhì)吸收微波,?什么物質(zhì)反射微波?什么物質(zhì)對微波沒有任何影響,?
(1)吸收微波的物質(zhì)
極性分子的物質(zhì)會吸收微波(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),。極性分子在微波場中隨著微波的頻率而快速變換取向,來回轉(zhuǎn)動,,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,,水是強極性分子,因此能在微波爐中加熱,。
(2)反射微波的物質(zhì)
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,,反射的微波對磁控管有損害。
(3)穿透微波的物質(zhì)
絕緣體可以透過微波,,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)都不會吸收微波的能量,或吸收微波極少,。物質(zhì)吸收微波的強弱實質(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,。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,。
微波消解儀工作原理
稱取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中,,加入約2mL的水,加人適量的酸,。通常是選用硝酸,、鹽酸、氫富酸,、雙氧水等,,把罐蓋好,,放入爐中。當(dāng)微波通過試樣時,極性分子隨微波頻率快速變換取向,,2450MHz的微波,,分子每秒鐘變換方向2.45×109次,,分子來回轉(zhuǎn)動,,與周圍分子相互碰撞摩擦,,分子的總能量增加,使試樣溫度急劇上升,。同時,,試液中的帶電粒子(離子、水合離子等)在交變的電磁場中,,受電場力的作用而來回遷移運動,,也會與臨近分子撞擊,使得試樣溫度升高,。
微波消解儀特性
微波消解儀與普通的電爐加熱相比,,不僅加熱速度快,還具有以下二個*的功能,。
(1)體加熱功能,。
電爐加熱時,是通過熱輻射,、對流與熱傳導(dǎo)傳送能量,,熱是由外向內(nèi)通過器壁傳給試樣,通過熱傳導(dǎo)的方式加熱試祥,。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,,微波所到之處同時產(chǎn)生熱效應(yīng),,這不僅使加熱更快速,而且更均勻,。大大縮短了加熱的時間,,比傳統(tǒng)的加熱方式既快速又效率高。如:氧化物或硫化物在微波(2450MHz ,、800W)作用下, 在1min內(nèi)就能被加熱到攝氏溫度幾百度。又如二氧化錳1.5 克在650W微波加熱1min可升溫到920K,,可見升溫的速率非常之快,。傳統(tǒng)的加熱方式(熱輻射、傳導(dǎo)與對流)中熱能的利用部分低,,許多熱量都發(fā)散給周圍環(huán)境中,,而微波加熱直接作用到物質(zhì)內(nèi)部,因而提高了能量利用率,。
(2)存在過熱現(xiàn)象,。
微波加熱還會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象(即比沸點溫度還高)。電爐加熱時,,熱是由外向內(nèi)通過器壁傳導(dǎo)給試樣,,在器壁表面上很容易形成氣泡,,因此就不容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,溫度保持在沸點上,,因為氣化要吸收大量的熱,。而在微波場中,其”供熱“方式*不同,,能量在體系內(nèi)部直接轉(zhuǎn)化,。由于體系內(nèi)部缺少形成氣”泡”的“核心”,因而,, 對一些低沸點的試劑,,在密閉容器中,就很容易出現(xiàn)過熱,,可見,,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,。
由上討論可知,,加熱的快慢和消解的快慢,不僅與微波的功率有關(guān),,還與試樣的組成,、濃度以及所用試劑即酸的種類和用量有關(guān)。要把一個試樣在短的時間內(nèi)消解完,,應(yīng)該選擇合適的酸,、合適的微波功率與時間。