Microondas

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MICROONDAS

Introducción

La radiación de microondas es un método alternativo para dar energía térmica a

una reacción. la calefacción dieléctrica mediante microondas utiliza la posibilidad

que tienen algunos sólidos o líquidos para transformar la energía electromagnética

en calor. Este modo de convertir energía in situ tiene muchos atractivos en química

ya que su magnitud dependede las propiedades de las moléculas por lo que puede

utilizarse para introducir una cierta selectividad. Las principales aplicaciones

pueden resumirse en:

a) Digestión con microondas para el análisis elemental.

b) Extracción asistida por microondas.

c) Desorción de sólidos.

d) Descontaminación y recuperación de suelos.

e) Recuperación de petróleo.

f) Reducción de emisionesde SO2 y óxidos de nitrógeno.

g) Vitrificación de basura radiactiva. Aplicaciones en catálisis, síntesis de

compuestos organometálicos y de coordinación, sinterización de materiales

cerámicos, síntesis inorgánica, orgánica y de polímeros.

Fundamento

La región de microondas del espectro electromagnético está asociada a longitudes

de onda desde 1 cm hasta 1 m. Las longitudes deonda entre 1 y 25 cm se usan en

las transmisiones de RADAR y las restantes para telecomunicaciones. Para las

aplicaciones comerciales y para la química la frecuencia está regulada en 2450 MHz

en Europa (�� = 12,2 cm). La energía transmitida es de 0,13 cal/mol, muy pequeña

para producir rotaciones o transiciones rotacionales en las moléculas, esto

diferencia a esta técnica de laespectroscopia rotacional de microondas.

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Con la radiación de mocroondas la transferencia de energía no se produce por

convección o conducción como en la calefacción convencional, sino por pérdidas

dieléctricas. La propensión de una muestra a calentarse mediante microondas

depende de sus propiedades dieléctricas, el factor de pérdida dieléctrica (��”) y la

constante dieléctrica (��’).Su cociente (��”/��’ = tan ��) es el denominado factor de

disipación; valores grandes de este parámetro indican una buena susceptibilidad a

la energía de microondas, como se aprecia en la tabla. Como guía general,

compuestos con alta constante dieléctrica tienden a calentarse rápidamente,

mientras que las sustancias poco polares o compuestos que no poseen momento

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dipolar ycompuestos cristalinos altamente ordenados absorben pobremente la

radiación de microondas (ver Tablas).

Todos los dispositivos de microondas tienen dos componentes principales: Un

generador de microondas y un aplicador. La conexión de ambos componentes vierte

la energía eléctrica DC en microondas. El magnetrón consiste en un cátodo

calentado y un ánodo, separados en un alto vacío poruna diferencia de potencial

elevada (��4kV), colocado todo en un campo magnético axial. Los electrones se

emiten desde el cátodo y se aceleran hasta el ánodo mediante el potencial DC entre

ellos. El campo magnético hace que los electrones sigan trayectorias curvas

espirales alejándose del cátodo.

El ánodo tiene un número par de cavidades (normalmente ocho), cada una de las

cualesse comporta como un circuito regulado. Cada cavidad actúa como un

oscilador eléctrico que resuena a una determinada frecuencia específica. la energía

de los electrones se convierte en energía de radiofrecuencia en dichas cavidades.

Este proceso de conversión de la energía de los electrones es análogo a la

generación de sonido al soplar sobre la boca de una botella. La eficacia delmagnetrón es del orden del 60 %.

El aplicador tiene la finalidad de asegurar la transferencia de la energía

electromágnética al material de la muestra. Su diseño depende de la naturaleza,

forma y dimensiones del material a tratar. Para materiales de gran volumen, el

aplicador es una cavidad de dimensiones grandes comparadas con las del material

y la longitud de onda. La forma del...
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