Sonochemistry

소개

솔루션의 화학 반응에서 초음파의 사용은 물리적 인 현상을 기반으로 한 특정 활성화를 제공합니다 : 음향 캐비테이션. 캐비테이션 기계적 활성화가 액체상의 분자의 매력적인 세력을 파괴하는 과정입니다. 초음파를 적용하고, 액체의 압축 다음에 갑작스런 압력 강하가 작고 가스 물질의 발진 기포가 작아지는 낙후 (팽창)가 뒤 따른다. 이들 거품은 적용된 초음파 에너지의 각 사이클로 확장 까지 그들은 불안정한 크기에 도달하십시오; 그들은 그런 다음 충돌 할 수 있고 / 또는 격렬하게 붕괴.

위해 예, Sonolysis Fe (co) ₅ 에서 아르곤 하에서 무정형 철분을 생산 on 탈 카보 닐화 결정질 철제 대신 매우 높은 온도와 빠른 냉각 속도가 모두 표시됩니다 (~ 10⁶ K S.^-1 ) 참여하고, 휘발성 펜탄 수확량₃ (공동) ₁₂, 다소 느리게 붕괴를 나타내는 붕괴. 그것은 물에있는 거품 내의 압력이 더 많이 일어날 수 있다고 추정되고 계산되었습니다. 1,000 개의 기압, 온도는 수천도에 도달 할 수 있습니다 열전도로 붕괴로 붕괴 결과적으로 균열을 가열하십시오. 이들을 거품은 작고 빠르게 붕괴됩니다 그들은 microreactors 를 알 수 있습니다 특정 반응 과속을 가속화 할 수있는 기회를 제공하고 기계적으로 소설적인 반응이 절대적으로 안전한 방식으로 일어날 수 있습니다.

많은 반응은 간단한 초음파 세척 욕조에서도 수행 될 수 있습니다 반응에 도달하는 에너지의 양은 1 ~ 5W 사이에 불과합니다.^-2및 온도 조절은 일반적으로 가난합니다. Dumpersible을 사용하여 대규모 반응을 더 잘 수행 할 수 있습니다. 물과 반응 용기를 통해 에너지의 전달을 우회하는 초음파 프로브. 이 경우에 적용되는 에너지는 수 백 번 더 높을 수 있습니다. 실험실 장비는 20 kHz와 40 kHz 사이의 주파수를 사용하지만, 캐비테이션 위의 잘 생성 될 수 있습니다 이것들 주파수 및 최근의 연구는 훨씬 더 광범위한 범위를 사용합니다.

합성 유기 화학에서 초음파

초음파가 매개되는 두 가지 유형의 효과가 있습니다. 화학 및 물리적. 언제 거품의 양은 낮습니다 - 표준 실험실 장비 사용 - 그것은 주로 역할을하는 물리적율 가속입니다. 위해 예를 들어, 특정 효과는 단단한 표면 근처의 비대칭 붕괴, 마이크로 셋트를 형성합니다. 이 효과는 초음파가 청소하는 데 매우 효과적이며, 다상의 속도 가속에 대한 책임이있는 이유입니다. 반응, 이후 표면 청소 및 침식이 개선 된 대량 수송으로 이어집니다.

위해 예, 언제 초음파는 Ullmann 정상적으로 반응이 필요한 반응 10 배 과량의 구리와 반응 시간의 48 시간, 이것은 4 배로 감소 될 수 있습니다 구리를 초과하고 반응 시간 10 h. 구리의 입자 크기는 87 ~ 25 μm에서 40 ㎛이지만 표면적의 증가는 반응성 증가를 완전히 설명하십시오. 그것은 초음파 처리 또한 intermediates의 분해 및 표면에서 제품의 탈착을 지원합니다.

전형적으로, 이온 반응은 물리적 효과에 의해 가속된다 - 더 좋은 대량 운송 - 또한 "거짓 sonochemistry"라고도합니다. IF 버블 내 극한 조건은 완전히 새로운 반응 경로로 이어집니다. 증기 단계에서 생성 된 라디칼은 벌크 액체에 일시적인 존재 만 있으면 "Sonochemical Switching"에 대해 이야기합니다. 이러한 스위치는 예를 들어 다음과 같이 관찰되었습니다. Kornblum-Russel 반응 어디서 초음파 세트 호의 경로 :

Sonochemistry 응용 프로그램 많은 분야에서 발견 될 수 있지만 Sonochemical 프로세스는 이질적 인 반응을 위해 가장 널리 개발됩니다. 현재 Sonochemistry multidsciplinary 화학자, 물리학 자, 화학 기술자 및 수학자들이 완전히 새로운 신청을 개발하기 위해 붕괴 된 거품 내에서 일어나는 프로세스에 대한 더 나은 이해를 개발하기 위해 협력해야합니다. 그러나 많은 종류의 반응에서 개선을위한 잠재력은 모든 화학 실험실이 제안합니다 간단한 시련을위한 적어도 하나의 청소 목욕을 갖추십시오. 위해 상세한 토론 합성 유기 화학에서 초음파 T. 를 참조하십시오 J. 메이슨 ( 화학. Soc. Rev. 1997 ,26, 443. Doi : 10.1039 / CS9972600443 ).

일부 초음파 - 홍보 반응은 최근 문헌 섹션에서도 발견 될 수 있습니다.