jaki jest związek między chemią a magiczną sonochemią
Co to jest sonochemia?
Tak zwana sonochemia odnosi się głównie do wykorzystania ultradźwięków w celu przyspieszenia reakcji chemicznych i poprawy wydajności chemicznej.
Interdyscyplinarny. Reakcja sonochemiczna nie wynika z bezpośredniego oddziaływania fal dźwiękowych z cząsteczkami materii, ponieważ zachodzi w cieczach
Powszechnie stosowana długość fali akustycznej wynosi 10 cm ~ 0,015 cm (co odpowiada 15 kHz ~ 10 MHz), czyli jest znacznie większa niż linijka molekularna.
Stopień. Reakcja sonochemiczna wynika głównie z kawitacji akustycznej - powstawania, oscylacji, wzrostu, kurczenia się, aż do zapadnięcia się wnęki w cieczy
Zapaść i wywołane przez nią zmiany fizyczne i chemiczne. Proces płynnej kawitacji akustycznej polega na skupieniu energii pola dźwiękowego i szybkim jej uwolnieniu.
proces. Kiedy pęcherzyk kawitacyjny zapada się, wokół niego znajduje się niezwykle mała przestrzeń (od nanosekund do mikrosekund).
Wewnątrz wytwarza wysoką temperaturę wynoszącą 5000 K lub więcej (tak wysoka temperatura wystarczy, aby spowodować emisję ciekłego ośrodka i pęcherzyków kawitacyjnych
Następuje piroliza, która wyzwala szereg reakcji wolnych rodników. A przy wysokim ciśnieniu około 5 × 107 Pa zmienia się temperatura
Prędkości do 109 K/s towarzyszy silna fala uderzeniowa i/lub strumień o prędkości 400 km na godzinę.
Reakcja chemiczna trudna lub niemożliwa do przeprowadzenia w normalnych warunkach tworzy coś nowego, bardzo wyjątkowego
Środowisko otworzyło nowy kanał chemiczny. Dlatego efekt kawitacji może bezpośrednio powodować chemię w płynnych mediach.
Reakcja. Dyscyplina związana z tymi reakcjami chemicznymi nazywa się sonochemią, a w niektórych publikacjach nazywa się ją także dźwiękofikacją.
Nauka Chemii Ultradźwiękowej lub Chemii Wysokich Energii to ostatnia samodzielna dyscyplina chemii w katalogu chemii.
Główną treścią sonochemii jest wykorzystanie energii kawitacji ultradźwiękowej do włączenia lub przyspieszenia reakcji chemicznych w celu poprawy produkcji substancji chemicznych.
Kwota. W sonochemii stosuje się głównie fale ultradźwiękowe o mocy od 20 kHz do 50 kHz i zwykłą skalę reaktora sonochemicznego
Stopień ten jest zbliżony do długości fali fali akustycznej, tak że fala ultradźwiękowa o niskiej częstotliwości rozchodzi się z niewielkim tłumieniem w ośrodku, na ściance pojemnika.
Występuje prawie całkowite odbicie, a wystarczające natężenie dźwięku powoduje poważne zaburzenie powierzchni ciekłego ośrodka, tak że w reaktorze łatwo tworzy się pole pogłosowe.
Kawitacja ultradźwiękowa zapewnia formę energii, taką jak czas działania, ciśnienie i energia dostępna dla każdej cząsteczki.
Powierzchnia całkowicie różni się od niektórych tradycyjnych źródeł energii, takich jak energia świetlna, energia cieplna i energia promieniowania jonizującego.
Istnieją cztery rodzaje reakcji sonochemicznych, którymi są: typowe reakcje chemiczne, reakcje redoks w roztworach wodnych.
Powinien nastąpić degradacja polimeru i rozkład rozpuszczalnika organicznego. Jeśli omówimy mechanizm reakcji sonochemicznej, to
Często wszystkie reakcje sonochemiczne są rozdzielane na fale ultradźwiękowe, aby przyspieszyć reakcję chemiczną reakcji i dopiero zastosowanie fal ultradźwiękowych
Istnieją dwa główne typy reakcji chemicznych, które mogą wystąpić.
Istnieje wiele przykładów reakcji sonochemicznych należących do pierwszego typu, takich jak hydroliza estrów, uwodornienie acetylenu i aldehydu octowego.
Pierwotnie reakcja węglanu wapnia z kwasem, rozkład związku diazowego i reakcja z wykorzystaniem stałego katalizatora.
Przykładami tego ostatniego typu reakcji sonochemicznych są: degradacja i polimeryzacja polimerów podczas tetrachlorowania
Jod uwalnia się z jodku w warunkach węgla, H2O2, HNO2 i HNO3 tworzą się w wodzie nasyconej powietrzem, a związek hydroksyaromatyczny lub podobny tworzy się w wodnym roztworze węglowodoru aromatycznego.
Po drugie, zastosowanie sonochemii
Sonochemia jest jedną z granic obecnych badań chemicznych. Jej rozwój przyciąga uwagę chemicznego środowiska akademickiego w skali międzynarodowej. Oczekuje się, że technologia sonochemiczna przyniesie poważne zmiany w branżach takich jak pestycydy, leki syntetyczne, tworzywa sztuczne i urządzenia mikroelektroniczne, dlatego też cieszy się dużym zainteresowaniem ze strony przemysłu produkcji chemicznej. Obecnie międzynarodowa społeczność chemiczna uważa, że jednym z nowatorskich projektów, któremu należy nadać priorytet w badaniach chemicznych, jest zachowanie chemiczne substancji w ekstremalnych warunkach wysokiej temperatury i ultrawysokiego ciśnienia, co pomaga zrozumieć reakcje chemiczne, otworzyć nowe drogi i szukać nowych materiałów. Pewne jest, że rozwój nauk sonochemicznych z pewnością wniesie nowy wkład.
Chemicy eksperymentalni mogą wykonywać ultradźwięki mocy w szeregu zastosowań i spodziewać się, że uzyskają jedną lub kilka korzyści z tych korzyści, które ogólnie wyraża się jako:
1. Przyspiesz reakcję chemiczną lub złagodź wymagane warunki reakcji.
2. Reakcje sonochemiczne Wymagania dotyczące specyfikacji odczynników są często zmniejszone w porównaniu z technikami ogólnymi.
3. Reakcję często inicjuje się za pomocą ultradźwięków, bez konieczności dodawania odczynników.
4. Zmniejsza się liczbę etapów normalnie wymaganych w procedurze syntezy.
5. W niektórych przypadkach reakcję można przeprowadzić całkowicie inną drogą.
Poniżej znajduje się lista zastosowań ultradźwięków mocy w przemyśle chemicznym.
1. Galwanizacja. Zastosowanie promieniowania ultradźwiękowego do kąpieli galwanicznej zwiększa szybkość galwanizacji i zapobiega spadkowi prądu galwanicznego.
Ogólnie rzecz biorąc, zjawisko spadku prądu spowodowane polaryzacją zawsze występuje. Ultradźwięki mocy dla elektrochemii
Korzyści z procesu są następujące:
(1) Promieniowanie ultradźwiękowe może w dowolnym momencie usunąć pęcherzyki pojawiające się na powierzchni elektrody, aby zapewnić niezakłócony przepływ prądu.
(2) Strumień wytwarzany w wyniku kawitacji ultradźwiękowej może w sposób ciągły oczyszczać powierzchnię elektrody, aby utrzymać jej aktywność chemiczną.
(3) Kawitacja ultradźwiękowa może w sposób ciągły zakłócać warstwę dyfuzyjną, aby zapobiec wyczerpaniu się jonów.
(4) Zakłócenia ultradźwiękowe powodują, że przez dwuwarstwę elektrody przechodzi więcej jonów podczas całej reakcji elektrochemicznej.
2. Wytrącanie, krystalizacja i atomizacja. Wspólną cechą trzech procesów wytrącania, krystalizacji i atomizacji jest to, że są one wszystkie
Moc ultradźwięków działa na ciekły ośrodek, powodując manifestację określonej formy materiału. W kilku produkcjach przemysłowych m.in.
Często konieczna jest obróbka szczególnie małych i jednolitych cząstek materii. Wiele faktów dowodzi, że ultradźwięki przetwarzają takie mikro
Bardzo skuteczne narzędzie na tablety. Na przykład w fabrykach farmaceutycznych przy produkcji zawiesin do wstrzykiwań doustnych lub podskórnych wymagane jest dodanie
Praca polega na bardzo małych i jednolitych cząsteczkach materiału, w jednej można uzyskać stabilną zawiesinę, a w drugiej łatwo się wchłania.
3. Separacja i filtracja. Konwencjonalne metody filtracji często powodują zatykanie filtra, dlatego membrana filtra musi być okresowo wymieniana. Jest rzeczą oczywistą, że jeśli unikniesz blokowania filtrów i będziesz pracować nieprzerwanie, przyniesie to oczywiste korzyści ekonomiczne. Fakty pokazują, że zastosowanie ultradźwięków mocy może stanowić idealne rozwiązanie tego problemu. Napromienianie ultradźwiękowe wykorzystuje się w celu poprawy procesu filtracji głównie w dwóch aspektach: po pierwsze, napromienianie ultradźwiękowe powoduje aglomerację drobnych cząstek, przyspieszając w ten sposób filtrację; po drugie, promieniowanie ultradźwiękowe zapewnia wystarczającą energię wibracji układu, dzięki czemu część cząstek pozostaje zawieszona, zapewniając większy swobodny przepływ w celu oddzielenia rozpuszczalnika.
Po trzecie, przyszłość sonochemii
W latach dwudziestych XX wieku w Laboratorium Chemicznym Uniwersytetu Princeton po raz pierwszy odkryto ultradźwięki
Hydroliza siarczanu dimetylu i reakcja siarczynu w celu redukcji jodanu potasu, ale nie spowodowała wagi chemików
Wizja. W połowie lat 80. sonochemia stała się tym samym, co termochemia, fotochemia i elektrochemia.
Nowa gałąź chemii zaistniała na arenie międzynarodowej i szybko się rozwijała.
W dniach 8-11 kwietnia 1986 roku na Uniwersytecie w Warwick w Wielkiej Brytanii odbyło się pierwsze Międzynarodowe Sympozjum Chemii Akustycznej.
Open, co oznacza, że sonochemia po krótkim okresie odrodzenia zajęła dziedzinę współczesnej nauki i technologii
Miejsce ziemi. 14 kwietnia tego samego roku brytyjski „Times” napisał: „Widzimy nową rewolucję przemysłową.
Zrewolucjonizuje tradycyjne techniki produkcji tworzyw sztucznych, detergentów, farmaceutyków i agrochemikaliów i będzie niespotykane.
Zaletami są bezpieczeństwo (nie wymaganie warunków wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia w bieżącej produkcji) i niski koszt (zużywana jest tylko minimalna ilość energii)
kwota). ... Nazywa się to nową gałęzią nauki w sonochemii.
Rozwój sonochemii nie tylko wzbudził wielkie zaniepokojenie w przemyśle chemicznym, ale także zainspirował jego pogłębienie.
Ciekawy. W 1986 r. podczas Krajowej Konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego (ACS) w Anaheim pt. „Organic Metals
Główną treścią tematu technologii wysokoenergetycznych w chemii jest sonochemia; w 1987 r. Królewskie Towarzystwo Chemii
Specjalizuje się w grupie sonochemii; w tym samym roku na Uniwersytecie w Sabaudii we Francji, zatytułowane „Nowa synteza w chemii organicznej”
Specjalna Grupa Badawcza ds. Metodologii EUCHEM traktuje sonochemię jako ważną jej część;
20 przedsiębiorstw państwowych podpisało umowę o powołaniu „klubu solidnej chemii”, którego zadaniem będzie wspieranie ekonomiczne badań sonochemicznych.
Sonochemia zyskuje coraz większe zainteresowanie chemików XXI wieku. Ta wschodząca dyscyplina chemii to
Wartość jest młoda i rozszerzyła się na obszar zastosowań przemysłowych. Magiczna chemia dźwięku z pewnością dopełni nasze marzenia.
