La química de la radiación de microondas

La química de la radiación de microondas

DAVID ARADILLA ZAPATA, RAMÓN OLIVER PUJOL Y FRANCESC ESTRANY CODA

Introducción
Actualmente, dentro del mundo de la química, existen innumerables reacciones en las cuales se llevan a cabo procedimientos poco ecológicos y, por consiguiente, perjudiciales para el medio ambiente. En este sentido, una nueva filosofía ha surgido dentro del mundo de laquímica, la denominada “química verde”. La química verde se basa en una serie de principios orientados hacia el diseño de productos y procesos químicos que impliquen la reducción o eliminación de productos químicos peligrosos (para los materiales, las personas y el medio ambiente). Por lo tanto, la química sostenible se centra en las reacciones y procesos que se llevan a cabo en la industria químicae industrias afines. Entre los doce principios que constituyen la química verde, el incremento de la eficiencia energética mediante el empleo de técnicas renovables y ecológicas es el que presenta un mayor interés dentro de la comunidad científica. Por esta razón, en los últimos años diversas técnicas energéticas más ecológicas que las convencionales han sido desarrolladas de forma exitosa,concretamente, la electroquímica, la fotoquímica, la sonoquímica y la radiación por microondas. En este trabajo se pretende llevar a cabo un estudio sobre el empleo de la radiación de microondas para la síntesis de compuestos, en concreto, sobre dos de los materiales más empleados en la industria plástica, el nailon 6 y la caprolactona.

través de la sustancia pasando primeramente a través de lasparedes del recipiente para finalmente llegar al disolvente y los reactivos, en el caso de la radiación microondas el acoplamiento con las moléculas se lleva a cabo directamente en el interior del medio, que puede ser un alimento, una disolución acuosa, o por extensión un determinado medio de reacción. La figura 3 ilustra esquemáticamente este mecanismo. Dado que el proceso no es dependiente de laconductividad térmica del recipiente del material, el resultado es un supercalentamiento localizado de forma instantánea. Los dos mecanismos de transferencia de energía de la radiación microondas para conseguir el calentamiento de la muestra son la rotación dipolar y la conducción iónica. Rotación dipolar. La rotación dipolar es una interacción en la cual las moléculas polares intentan alinearsesobre sí mismas a medida que el campo eléctrico de la radiación microondas cambia (figura 4). El movimiento rotacional de la molécula intenta orientarse en la dirección del campo, consiguiendo de esta forma una transferencia de energía Conducción iónica. La conducción iónica se da cuando hay especies iónicas libres o iones libres presentes en la disolución. El campo eléctrico genera un movimientoiónico mediante el cual las especies intentan orientarse al cambio del campo eléctrico de la radiación microondas, y de forma análoga a la rotación dipolar se produce un supercalentamiento. La temperatura de la sustancia también afecta a la conductividad iónica, dado que la temperatura incrementa y la transferencia de energía llega a ser más eficiente (figura 5). La radiación microondas no afecta a laenergía de activación, pero proporciona la suficiente energía (casi de forma instantánea) para superar esta barrera (figura 6) y completar la reacción más rápidamente y con un mayor rendimiento respecto a los métodos de calentamiento convencionales. La radiación microondas no influye en la orientación de las colisiones, ni en la energía de activación. Sin embargo, la energía microondas afecta alos parámetros de temperatura descritos en la ecuación de Arrhenius ( 1 ) :
–Ea RT

Un incremento de la temperatura (debido al alto calentamiento instantáneo de las sustancias) causa un movimiento molecular más rápido, lo que repercute en un mayor número de colisiones.

Modelos y diseños de reactores basados en la radiación microondas
Los reactores basados en la radiación microondas son...