Die Mikrowellenchemie nutzt Mikrowellen in der chemischen Industrie und im Labor für Synthese und Analyse. Chemikalien werden direkt und gleichmäßig erwärmt, was zu kürzeren Reaktionszeiten, höheren Ausbeuten, geringerem Energiebedarf und hoher Produktreinheit führt.
Die Möglichkeit, die Energiezufuhr schnell zu regulieren oder zu stoppen, bietet auch Sicherheitsvorteile. Haushalts-Mikrowellenherde sind nur für wässrige Lösungen oder Reaktionen mit Wasser geeignet. Geräte mit abweichenden Wellenlängen sind teurer und anspruchsvoller.
Der Einsatz von Mikrowellengeräten blieb in der organischen Synthese lange Zeit ungewöhnlich, da frühe Versuche scheiterten. Probleme wie die zu geringe Energiedichte, ungleichmäßige Energieverteilung und unzureichende Sensortechnik behinderten reproduzierbare Versuchsabläufe. Doch mittlerweile gibt es speziell für die Anforderungen der chemischen Synthese entwickelte Mikrowellensysteme, die auch im Bereich der Life Sciences, kombinatorischen Chemie und biochemischen Reaktionen eingesetzt werden können.
Geschichte
Die Wurzeln der Mikrowellentechnik liegen in militärischen Interessen, insbesondere bei der Entwicklung von Radargeräten. Die englischen Wissenschaftler John Randall und Harry Boot erfanden 1939 das Magnetron. Dieses ist die Schlüsselkomponente zur Erzeugung von Mikrowellen. Die Royal Air Force nutzte die neuen Radargeräte ab 1941 in Flugzeugen. Der amerikanische Hersteller von elektrischen Röhren Raytheon wurde aufgrund einer Empfehlung des MIT in die Forschungen zur Perfektionierung des Magnetrons einbezogen. Der bei Raytheon angestellte Ingenieur Percy L. Spencer verbesserte den Herstellungsprozess der Magnetronröhren erheblich. Daraufhin erhielt Raytheon einen Vertrag für die Herstellung und wurde schließlich zum wichtigsten Hersteller.
Die Erkenntnis, dass Mikrowellen auch im Haushalt zum Kochen geeignet sind, geht auf eine klassische Zufallsentdeckung zurück. Nachdem 1945 bei einem Experiment ein Schokoriegel in der Tasche von Spencer zu schmelzen begann, experimentierte er mit der Erhitzung anderer Lebensmitteln durch Mikrowellenstrahlung.
Die Mirkowellentechnik wurde 1946 patentiert und wurde vor allem in der Nachrichtentechnik verwendet. Der erste Mikrowellenherd namens „Radarange“ wurde vorgestellt, der jedoch aufgrund seines hohen Preises von über 2.000 Dollar nur wenig verkauft wurde. Erst mit der Einführung von Tischgeräten Mitte der 60er Jahre zu einem Preis von unter 500 Dollar wurde die Mikrowelle in der Küche populär. Schon 1976 hatten 60 % der US-Haushalte Mikrowellengeräte in der Küche.
Mikrowellenpionier Dr. Michael Collins erkannte damals die Vorteile der Mikrowellenenergieübertragung für Anwendungen im Labor. Er entwickelte eine Reihe von Mikrowellen-Laborsystemen und gründete 1978 die Firma CEM.
Obwohl die Mikrowellentechnik bereits in den 80er Jahren in der organischen Synthese eingesetzt wurde, entwickelten sich Geräte für den Laborbedarf nur langsam. Heute gibt es jedoch ausgereifte Mikrowellengeräte für den Einsatz im Labor, deren Preise kontinuierlich sinken. Es wird erwartet, dass sich die Mikrowellentechnik langfristig gegenüber konventionellen Heizpilzen und -platten durchsetzen wird, ähnlich wie diese gegenüber dem Bunsenbrenner.
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