微波消解器的特性
(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。
(2) 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[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,。下面,,我們可以進一步理解微波消解試樣的原理。
2微波消解試樣的原理編輯原理
稱取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中,,加入約2mI的水,,加入適量的酸。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,。這種加熱方式與傳統(tǒng)的電爐加熱方式絕然不同。
微波消解器特性
(1)體加熱,。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)就能被加熱到攝氏幾百度。又如Mn02 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)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,。
(3)攪拌。由于試劑與試樣的極性分子都在2450MHz電磁場中快速的隨變化的電磁場變換取向,,分子間互相碰撞摩擦,,相當(dāng)于試劑與試樣的表面都在不斷更新,,試樣表面不斷接觸新的試劑,促使試劑與試樣的化學(xué)反應(yīng)加速進行,。交變的電磁場相當(dāng)于高速攪拌器,每秒鐘攪拌2.45×109 次,,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、過熱,、不斷產(chǎn)生新的接觸表面,。有時還能降低反應(yīng)活化能,改變反應(yīng)動力學(xué)狀況,,使得微波消解能力增強,,能消解許多傳統(tǒng)方法難以消解的樣品。
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