химический каталог




УЛЬТРАЗВУК

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

УЛЬТРАЗВУК в химии (от латинского ultra - сверх, за пределами, по ту сторону). Воздействие ультразвука на химический и физических-химический процессы, протекающие в жидкости, включает: инициирование некоторых химический реакций, изменение скорости, а иногда и направления реакций, возникновение свечения жидкости (сонолюминесценция), создание в жидкости ударных волн, эмульгирование несмешивающихся жидкостей и коа-лесценцию эмульсий, диспергирование твердых тел и коагуляцию твердых частиц в жидкости, дегазацию жидкости и т.д. Науку, изучающую химический и физических-химический эффекты, возникающие в звуковых полях, называют звукохимией или сонохимией. Для осуществления технол. процессов используют ультразвуковые аппараты.

Влияние УЛЬТРАЗВУК на различные процессы связано с кавитацией -образованием в жидкости при прохождении акустич. волны полостей (кавитац. пузырьков), заполненных газом, паром или их смесью.

Предложено несколько механизмов воздействия УЛЬТРАЗВУК на химический реакции. По тепловой теории в момент схлопывания кавитац. пузырька внутри него развиваются температура 104 К и давление до 103 МПа, что приводит к термодинамически диссоциации химический соединение на радикалы.

Однако к настоящему времени обнаружено много эксперимент, факторов, которые противоречат тепловой теории и различные ее модификациям. Ранние электрич. теории, предложенные для объяснения механизма химический действия кавитации, также нельзя считать удовлетворительными. В наиб, мере соответствующей экспериментальным данным можно считать новую электрич. теорию, разработанную в 1985. В этой теории рассматривается двойной электрич. слой на поверхности расщепляющегося кавитационного пузырька. Показано, что при его расщеплении образуется нескомпенсир. электрич. заряд который зависит от радиуса шейки (г) образующегося пузырька, дзета-потенциал а (см. Электрокинетические явления), частоты и амплитуды акустич. колебаний, электропроводности жидкости и т.д. При отрыве осколочного пузырька нескомпенсир. заряд локализуется на малой площадке радиуса r. Напряженность возникающего электрич. поля (- диэлектрическая проницаемость газа), для обычных эксперимент, параметров В/м. T. к. критической напряженность для электрич. пробоя в сухом воздухе при атмосферном давлении Eкr = 3•106 В/м, а Екр пропорциональна давлению газа, электрич. заряд в кавитац. пузырьке может образовываться с высокой вероятностью даже при давлениях, значительно превышающих атмосферное.

Химическая реакции, возникающие в жидкости под действием УЛЬТРАЗВУК (звукохимический реакции), можно условно подразделить на: 1) окис лит.-восстановит, реакции, протекающие в водных растворах между растворенными веществами и продуктами разложения молекул воды внутри кавитац. пузырька (H, ОН, H2, H2O2), например:

2) Реакции между растворенными газами и веществами с высоким давлением пара, находящимися внутри кавитац. пузырька:


3) Цепные реакции, инициируемые не радикальными продуктами разложения воды, а к.-л. другим веществом, диссоциирующимся в кавитац. пузырьке, напр, изомеризация малеиновой кислоты в фумаровую под действием Br, образующегося в результате звукохимический диссоциации Br2.

4) Реакции с участием макромолекул. Для этих реакций важна не только кавитация и связанные с нею ударные волны и кумулятивные струи, но и механические силы, расщепляющие молекулы. Образующиеся при этом макрорадикалы в присутствии мономера способны инициировать полимеризацию.

5) Инициирование взрыва в жидких и твердых взрывчатых веществах.

6) Реакции в жидких неводных системах, напр, пиролиз и окисление углеводородов, окисление альдегидов и спиртов, алкилирование ароматические соединение, получение тиоамидов и тио-карбаматов, синтез металлоорганическое соединение, восстановление гидридами, металлами, амальгамами, реакции обмена галогенпроизводстводных, циклоприсоединение, получение и реакции перфгорал-кильных соединение, карбеновые синтезы, димеризация, олигомеризация и полимеризация галогенсиланов и галоген-станнанов, диссоциация карбонилов металлов и замещение лигандов в комплексных соединений, синтез нитрилов, альдольная конденсация кетонов, конденсация Клайзена-Шмидта, перегруппировка Клайзена и др.

Осн. энергетич. характеристика звукохимический реакций - энерге-тич. выход, который выражается числом молекул продукта, образовавшихся при затрате 100 эВ поглощенной энергии. Энергетический выход продуктов окислит.-восстановит, реакций обычно не превышает нескольких единиц, а для цепных реакций достигает нескольких тысяч.

Под действием УЛЬТРАЗВУК во многие реакциях возможно увеличение скорости в несколько раз (например, в реакциях гидрирования, изомеризации, окисления и др.), иногда одновременно возрастает и выход. Обнаружено значит, изменение параметров Белоусо-ва—Жаботинского реакции; инициирование колебательное процессов в некоторых системах, содержащих диалкилдихлорсиланы, которые в присутствии Na образуют циклический и линейные олигомеры: в этих системах под действием УЛЬТРАЗВУК возникает периодической изменение концентрации олигомеров в результате их взаимного превращения.

Воздействие УЛЬТРАЗВУК важно учитывать при разработке и проведении различные технол. процессов (например, при воздействии на воду, в которой растворен воздух, образуются оксиды азота и H2O2), для понимания процессов, сопровождающих поглощение звука в средах, напр, для эхолокации и др. физических и физических-химический приложений.

Литература: Маргулис M.А., Основы звукохимии, M., 1984; его же, Зву-кохимические реакции и сонолюминесценция, M., 1986; Ultrasound. Its chemical, physical and biological effects, ed. by K. S. Suslik, N. УЛЬТРАЗВУК, 1988; Mason T. УЛЬТРАЗВУК, Lo rimer Ph. J., Sonochemistty: theory, application and uses of ultraso und in chemistry,N. УЛЬТРАЗВУК, 1988; Margu Hs M. A., .Sonochemistry and cavitation, L., 1995.

M.A. Маргулис.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
пример договорных отношений
купить дешевые контактные линзы наложенным платежом
акустика для машины купить
курсы по таможенному оформлению в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)