케미컬과 마법의 음향화학 사이에는 어떤 관계가 있나요?
초음파화학이란 무엇입니까?
소위 초음파화학(sonochemistry)은 주로 초음파를 사용하여 화학 반응을 가속화하고 화학 수율을 향상시키는 것을 의미합니다.
학제 간. 초음파 화학 반응은 음파와 물질 분자의 직접적인 상호 작용에서 발생하지 않습니다.
일반적으로 사용되는 음파 파장은 10 cm ~ 0.015 cm (15 kHz ~ 10 MHz에 해당)로 분자 눈금자보다 훨씬 큽니다.
도. 초음파 화학 반응은 주로 음향 캐비테이션(액체 내 공동의 형성, 진동, 성장, 수축 및 붕괴)으로 인해 발생합니다.
붕괴, 그리고 이로 인한 물리적, 화학적 변화. 액체 음향 캐비테이션 과정은 음장 에너지를 집중시키고 신속하게 방출하는 것입니다.
의 과정. 캐비테이션 기포가 붕괴되면 캐비테이션 기포 주위에 극히 작은 공간(나노초에서 마이크로초 사이)이 생깁니다.
내부에서는 5000K 이상의 높은 온도를 생성합니다(따라서 높은 온도는 액체 매질과 캐비테이션 기포가 방출되기에 충분합니다)
일련의 자유 라디칼 반응을 유발하는 열분해가 발생합니다. 그리고 약 5×107Pa의 높은 압력에서는 온도가 변화합니다.
최대 109K/s의 속도에는 강한 충격파 및/또는 시속 400km의 제트기가 동반됩니다.
정상적인 조건에서는 달성하기 어렵거나 불가능한 화학반응이 새롭고 매우 특별한
환경은 새로운 화학 채널을 열었습니다. 따라서 캐비테이션 효과는 액체 매체에서 화학 작용을 직접적으로 일으킬 수 있습니다.
반응. 이러한 화학 반응과 관련된 분야를 초음파화학(sonochemistry)이라고 하며, 일부 문헌은 소리화(soundification)라고도 합니다.
초음파 화학 또는 고에너지 화학을 배우는 것은 화학 카탈로그의 마지막 독립 화학 분야입니다.
초음파 화학의 주요 내용은 초음파 캐비테이션 에너지를 사용하여 화학 반응을 활성화하거나 가속화하여 화학 생산을 개선하는 것입니다.
양. 초음파화학에서는 20kHz~50kHz의 전력초음파를 주로 사용하며, 일반적인 초음파화학반응기 규모는
그 정도는 음파의 파장에 가깝기 때문에 저주파 초음파는 용기 벽의 매체 감쇠를 거의 전파하지 않습니다.
거의 모든 반사가 발생하고 충분한 음의 강도로 인해 액체 매질의 표면이 심하게 교란되어 반응기 내에서 반향장이 쉽게 형성됩니다.
초음파 캐비테이션은 각 분자에 사용 가능한 작용 시간, 압력 및 에너지와 같은 에너지 형태를 제공합니다.
표면은 빛 에너지, 열 에너지, 전리 방사선 에너지와 같은 일부 전통적인 에너지원과 완전히 다릅니다.
초음파 화학 반응에는 일반적인 화학 반응, 수용액에서의 산화 환원 반응 등 네 가지 유형이 있습니다.
고분자의 분해와 유기용매의 분해가 일어나야 합니다. 초음파 화학 반응의 메커니즘을 논의하면
흔히 모든 초음파화학반응은 초음파로 분리되어 반응의 화학반응을 촉진시키며, 초음파만을 적용하는 경우도 있다.
일어날 수 있는 화학 반응에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
에스테르의 가수분해, 아세틸렌 및 아세트알데히드의 수소화와 같은 전자 유형에 속하는 초음파화학 반응의 예가 많이 있습니다.
원래는 탄산칼슘과 산의 반응, 디아조 화합물의 분해, 고체촉매를 이용한 반응이다.
후자 유형의 초음파 화학 반응의 예는 다음과 같습니다: 사염소화에서 중합체의 분해 및 중합
탄소 조건 하에서는 요오드화물로부터 요오드가 방출되고, 공기로 포화된 물에서는 H2O2, HNO2, HNO3가 형성되고, 방향족 탄화수소 수용액에서는 수산화 방향족 화합물 등이 형성된다.
둘째, 초음파화학의 응용
소노케미스트리(Sonochemistry)는 현재 화학 연구의 개척자 중 하나입니다. 그 발전은 국제적인 규모로 화학학계의 주목을 받고 있다. 소노케미칼 기술은 농약, 합성의약품, 플라스틱, 마이크로 전자소자 등 산업 전반에 큰 변화를 가져올 것으로 예상되어 화학제품 생산업계에서 큰 주목을 받고 있다. 현재 국제 화학계에서는 화학 연구에서 우선순위로 두어야 할 최첨단 프로젝트 중 하나가 고온, 초고압의 극한 조건에서 물질의 화학적 거동을 연구하는 것으로 화학 반응을 이해하고 새로운 길을 열어주며 새로운 재료를 찾는 데 도움이 된다고 믿고 있습니다. 초음파화학과학의 발전이 반드시 새로운 공헌을 하게 될 것은 확실합니다.
실험 화학자는 다양한 응용 분야에서 전력 초음파를 수행할 수 있으며 이러한 이점으로부터 일반적으로 다음과 같이 표현되는 하나 이상의 이점을 얻을 수 있을 것으로 기대합니다.
1. 화학 반응을 가속화하거나 필요한 반응 조건을 완화하십시오.
2. 초음파화학 반응 시약 사양에 대한 요구 사항은 일반적인 기술에 비해 감소되는 경우가 많습니다.
3. 반응은 종종 시약을 추가할 필요 없이 초음파에 의해 시작됩니다.
4. 합성 절차에 일반적으로 필요한 단계가 줄어듭니다.
5. 어떤 경우에는 반응이 완전히 다른 경로에 따라 수행될 수도 있습니다.
다음은 화학 산업에서 전력 초음파를 적용한 목록입니다.
1. 전기 도금. 도금욕에 초음파 조사를 가하면 도금 속도가 빨라지고 도금 전류가 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다.
일반적으로 이러한 분극으로 인한 전류 강하 현상은 항상 발생합니다. 전기화학용 전력 초음파
이 프로세스의 이점은 다음과 같습니다.
(1) 초음파 조사는 전극 표면에 나타나는 기포를 언제든지 제거하여 방해받지 않는 전류 흐름을 보장할 수 있습니다.
(2) 초음파 캐비테이션에 의해 생성된 제트는 전극 표면을 지속적으로 정화하여 화학적 활성을 유지할 수 있습니다.
(3) 초음파 캐비테이션은 이온 고갈을 방지하기 위해 확산층을 지속적으로 교란시킬 수 있습니다.
(4) 초음파 교란으로 인해 전체 전기화학 반응 동안 더 많은 이온이 전극 이중층을 통과하게 됩니다.
2. 침전, 결정화 및 원자화. 침전, 결정화, 원자화의 세 가지 과정의 공통점은 모두
파워 초음파는 액체 매질에 작용하여 특정 형태의 물질을 발현시킵니다. 여러 산업 생산물에서는
특히 작고 균일한 물질 입자를 처리해야 하는 경우가 많습니다. 초음파가 이러한 미세한 부분을 처리하고 있음을 증명하는 많은 사실이 있습니다.
태블릿을 위한 매우 효과적인 도구입니다. 예를 들어, 제약 공장에서 경구 또는 피하 주사 현탁제를 생산하려면 다음을 추가해야 합니다.
작품은 매우 작고 균일한 물질 입자로, 하나는 안정적인 현탁액을 얻을 수 있고 다른 하나는 흡수하기 쉽습니다.
3. 분리 및 여과. 기존 여과방식은 필터가 막히는 경우가 많아 주기적으로 필터막을 교체해야 합니다. 필터링 차단을 피하고 지속적으로 작업을 수행한다면 분명한 경제적 이익을 가져올 것이라는 것은 말할 필요도 없습니다. 사실은 전력 초음파를 적용하면 이 문제에 대한 이상적인 솔루션을 제공할 수 있음을 보여줍니다. 초음파 조사는 주로 두 가지 측면에서 여과 공정을 개선하는 데 사용됩니다. 하나는 초음파 조사로 인해 미세 입자가 응집되어 여과 속도가 빨라진다는 것입니다. 둘째, 초음파 조사는 시스템에 충분한 진동 에너지를 제공하여 입자의 일부가 부유 상태로 유지되어 용매 분리를 위한 더 많은 자유 통로를 제공합니다.
셋째, 초음파화학의 미래
1920년대 프린스턴 대학교 화학실험실에서 최초로 초음파가 발견되었습니다.
디메틸설페이트의 가수분해와 아황산염의 반응으로 요오드산칼륨을 환원시켰으나 화학자들의 체중을 증가시키지는 않았습니다.
비전. 1980년대 중반에 초음파화학은 열화학, 광화학, 전기화학과 동일해졌습니다.
화학의 새로운 분야가 국제 무대에서 생겨나고 빠르게 발전했습니다.
1986년 4월 8~11일, 영국 워릭대학교에서 제1회 음향화학 국제 심포지엄이 개최되었습니다.
공개, 초음파화학이 단기간 부활한 뒤 현대 과학기술 분야를 점유했음을 표시
토지의 장소. 같은 해 4월 14일 영국 타임즈는 “새로운 산업혁명이 눈앞에 다가왔다.
이는 플라스틱, 세제, 의약품, 농약의 전통적인 생산 기술에 혁명을 일으킬 것이며 비교할 수 없을 것입니다.
장점은 안전성(현재 생산에서는 고온, 고압 조건이 필요하지 않음)과 저렴한 비용(최소한의 에너지만 소비됨)입니다.
금액). ... 이것은 음향화학의 새로운 과학 분야라고 합니다.'
소노케미스트리의 부상은 화학산업에 큰 우려를 불러일으켰을 뿐만 아니라 화학산업의 심화를 불러일으켰습니다.
흥미로운. 1986년 애너하임에서 열린 미국화학회(ACS) 전국회의에서 '유기금속
화학에서 고에너지 기술 주제의 주요 내용은 음향화학입니다. 1987년 왕립화학회
초음파화학 그룹을 전문으로 합니다. 같은 해 프랑스 사부아대학교에서 '유기화학의 새로운 합성' 주제로
EUCHEM 방법론 특별 연구 그룹은 초음파화학을 중요한 부분으로 삼습니다.
20개 국영기업이 초음파화학 연구를 경제적으로 지원하기 위해 '건전한 화학 동아리' 설립 계약을 체결했다.
소노케미스트리(Sonochemistry)는 21세기 화학자들로부터 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 이 신흥 화학 분야는
그 가치는 젊고 산업적 응용 분야로 확장되었습니다. 마법 같은 사운드 케미스트리는 확실히 우리의 꿈을 실현할 것입니다.
