Химические эффекты ультразвука #002

Свет, спектр которого почти такой же, как у пламени газовой горелки, излучается при обработке ультразвуком холодных жидких углеводородов; это явление называют звуколюминесценциеЙ. Кривые представляют спектры звуколюминесценции додекана С12Н24 и пламени метана СН4. Сходство спектров обусловлено образованием радикала С2 и его излучением.

Ультразвуковая химия может сильно отличаться от фотохимии и термохимии. Реакции пентакарбонила железа, в состав которого входят атом железа и связанные с ним пять групп СО, иллюстрируют эти различия. При нагревании пентакарбонил железа Fe(CO)5 разлагается на чистое железо и монооксид углерода. При облучении светом образуется соединение из двух атомов железа, связанных с девятью группами СО. Ультразвуковая обработка дает кластерное соединение из трех атомов железа и двенадцати групп СО.

Столкновения между частицами, вызванные ударными волнами при схлопывании пузырьков, приводят к агломерации частиц. Столкновения между частицами цинка настолько резкие, что они плавились при ударе.

Металлические поверхности изменяют свое физическое состояние при облучении ультразвуком. Перед тем как образец никелевого порошка подвергался ультразвуковой обработке, он имел химически не активное кристаллическое покрытие на поверхности. После облучения покрытие сошло, обнажив никель и повысив реакционную способность порошка. Такой порошок становится очень хорошим катализатором химических реакций.

Присутствие твердой поверхности приводит к перераспределению давления в ультразвуковом поле, и схлопывание пузырька около поверхности становится заметно асимметричным. В результате возникает направленная к поверхности струя жидкости, движущаяся со скоростью приблизительно 400 км/ч. Эта струя, как и ударная волна, вызванная схлопыванием, приводит к эрозии поверхности, удалению нереакционноспособных покрытий и дроблению участков с повышенной хрупкостью. Начинающиеся реакции ускоряются высокими температурами и давлениями, порождаемыми схлопыванием пузырьков около поверхности. Все эти процессы увеличивают реакционную способность твердых поверхностей, что важно для синтеза лекарственных препаратов, тонкого органического синтеза и получения полимеров.

Звукохимия на твердых поверхностях в жидкостях лучше всего иллюстрируется реакциями химически активных металлов, таких как литий, магний, цинк и алюминий. Облучение ультразвуком реакционных смесей, содержащих эти металлы, более эффективно при низких температурах и обеспечивает относительно высокий выход продуктов. Впервые исследовал такие реакции П. Рено из Парижского университета. Позднее Ж.-Л. Лющ из Гренобльского университета и Ф. Буджук из Университета шт. Северная Дакота распространили использование ультразвуковой очищающей ванны для ускорения реакций активных металлов.

Химические реакции с участием этих металлов с большим трудом поддаются контролю. Следы воды, кислорода или азота могут вступать в реакции на поверхности с образованием защитных покрытий. Увеличение реакционной способности защитной поверхности путем непосредственного нагрева может приводить к взрывам. Облучение же ультразвуком может обеспечить чистоту поверхности и плавное протекание реакции при пониженной температуре окружающей среды. Повышенные выход продуктов и надежность оборудования могут быть достигнуты для многих химически активных металлов в крупномасштабных промышленных производствах. casino en ligne le plus payant

View the Top, Frequently Viewed Products