care este relația dintre chimia și sonochimia magică
Ce este sonochimia?
Așa-numita sonochimie se referă în principal la utilizarea ultrasunetelor pentru a accelera reacțiile chimice și pentru a îmbunătăți randamentul chimic.
Interdisciplinar. Reacția sonochimică nu este din interacțiunea directă a undelor sonore cu moleculele de materie, deoarece în lichide
Lungimea de undă acustică folosită în mod obișnuit este de 10 cm ~ 0,015 cm (corespunzând la 15 kHz ~ 10 MHz), mult mai mare decât rigla moleculară.
grad. Reacția sonochimică se datorează în principal cavitației acustice - formarea, oscilația, creșterea, contracția până la colapsul cavității în lichid.
Colapsul și modificările fizice și chimice cauzate de acesta. Procesul de cavitație acustică lichidă este de a concentra energia câmpului sonor și de a o elibera rapid.
procesul de. Când bula de cavitație se prăbușește, spațiul extrem de mic (între nanosecunde și microsecunde) este în jurul bulei de cavitație.
În interior, produce o temperatură ridicată de 5000 K sau mai mult (deci temperatura ridicată este suficientă pentru a provoca emisia de mediu lichid și de bule de cavitație).
Are loc piroliza, care declanșează o serie de reacții de radicali liberi. Și o presiune ridicată de aproximativ 5 × 107Pa, temperatura se schimbă
Rata de până la 109K/s este însoțită de o undă de șoc puternică și/sau un jet cu o viteză de 400 km pe oră.
O reacție chimică care este dificil sau imposibil de realizat în condiții normale oferă un nou, cu totul special
Mediul a deschis un nou canal chimic. Prin urmare, efectul de cavitație poate provoca în mod direct chimie în mediile lichide.
Reacţie. O disciplină legată de aceste reacții chimice se numește sonochimie, iar unele literaturi sunt numite și sonorizare.
Învățarea chimiei cu ultrasunete sau a chimiei de înaltă energie este ultima disciplină independentă de chimie din catalogul chimiei.
Conținutul principal al sonochimiei este utilizarea energiei de cavitație ultrasonică pentru a porni sau accelera reacțiile chimice pentru a îmbunătăți producția chimică.
Cantitate. În sonochimie, sunt utilizate în principal undele ultrasonice de putere de la 20 kHz la 50 kHz, iar scara obișnuită a reactorului sonochimic
Gradul este apropiat de lungimea de undă a undei acustice, astfel încât unda ultrasonică de joasă frecvență propagă o atenuare mică în mediu, pe peretele recipientului.
Are loc aproape totalitatea reflexiei, iar o intensitate suficientă a sunetului face ca suprafața mediului lichid să fie grav perturbată, astfel încât un câmp reverberant este ușor de stabilit în reactor.
Cavitația cu ultrasunete oferă o formă de energie, cum ar fi timpul de acțiune, presiunea și energia disponibilă pentru fiecare moleculă.
Suprafața este complet diferită de unele surse de energie tradiționale, cum ar fi energia luminoasă, energia termică și energia radiațiilor ionizante.
Există patru tipuri de reacții sonochimice, care sunt: reacții chimice comune, reacții redox în soluții apoase.
Ar trebui, degradarea polimerului și descompunerea solventului organic. Dacă discutăm despre mecanismul reacției sonochimice, atunci
Adesea, toate reacțiile sonochimice sunt separate în unde ultrasonice pentru a accelera reacția chimică a reacției și numai aplicarea undelor ultrasonice
Există două tipuri majore de reacții chimice care pot avea loc.
Există multe exemple de reacții sonochimice aparținând primului tip, cum ar fi hidroliza esterilor, hidrogenarea acetilenei și acetaldehidei.
Inițial, o reacție a carbonatului de calciu cu un acid, descompunerea unui compus diazo și o reacție folosind un catalizator solid.
Exemple ale acestui din urmă tip de reacție sonochimică sunt: degradarea și polimerizarea polimerilor, în tetraclorurare.
Iodul este eliberat din iodură în condiții de carbon, H2O2, HNO2 și HNO3 se formează în apă saturată cu aer și se formează un compus hidroxiaromatic sau similar într-o soluție apoasă de hidrocarbură aromatică.
În al doilea rând, aplicarea sonochimiei
Sonochimia este una dintre frontierele cercetării chimice actuale. Dezvoltarea sa atrage atenția comunității academice chimice la scară internațională. Se așteaptă ca tehnologia sonochimică să aducă schimbări majore în industriile precum pesticidele, medicamentele sintetice, materialele plastice și dispozitivele microelectronice și, prin urmare, primește o mare atenție din partea industriei de producție chimică. În prezent, comunitatea chimică internațională consideră că unul dintre proiectele de ultimă oră cărora ar trebui să li se acorde prioritate în cercetarea chimică este comportamentul chimic al substanțelor în condiții extreme de temperatură ridicată și presiune ultra-înaltă, care ajută la înțelegerea reacțiilor chimice, la deschiderea de noi căi și la căutarea de noi materiale. Este cert că dezvoltarea științei sonochimice va avea cu siguranță noi contribuții.
Chimiștii experimentați pot efectua ultrasunete de putere într-o gamă de aplicații și se așteaptă să obțină unul sau mai multe beneficii din aceste beneficii, care sunt, în general, exprimate ca:
1. Accelerați reacția chimică sau înmuiați condițiile de reacție necesare.
2. Reacții sonochimice Cerințele pentru specificațiile reactivului sunt adesea reduse în comparație cu tehnicile generale.
3. Reacția este adesea inițiată prin ultrasunete fără a fi nevoie de adăugarea de reactivi.
4. Pașii necesari în mod normal în procedura de sinteză sunt reduse.
5. În unele cazuri, reacția poate fi efectuată complet în conformitate cu o altă cale.
Următoarea este o listă de aplicații ale ultrasunetelor de putere în industria chimică.
1. Galvanizarea. Aplicarea iradierii cu ultrasunete pe baia de placare crește rata de placare și previne scăderea curentului de placare.
În general, acest fenomen de scădere a curentului din cauza polarizării apare întotdeauna. Ultrasunete de putere pentru electrochimie
Beneficiile procesului sunt următoarele:
(1) Iradierea cu ultrasunete poate elimina oricând bulele care apar pe suprafața electrodului pentru a asigura fluxul de curent nestingherit.
(2) Jetul produs de cavitația ultrasonică poate purifica în mod continuu suprafața electrodului pentru a-și menține activitatea chimică.
(3) Cavitația cu ultrasunete poate perturba continuu stratul de difuzie pentru a preveni epuizarea ionilor.
(4) Perturbația cu ultrasunete face ca mai mulți ioni să treacă prin stratul dublu al electrodului în timpul întregii reacții electrochimice.
2. Precipitare, cristalizare și atomizare. Caracterul comun al celor trei procese de precipitare, cristalizare și atomizare este că toate sunt
Ultrasunetele de putere acționează asupra mediului lichid pentru a produce o manifestare a unei anumite forme de material. În mai multe producții industriale,
Este adesea necesar să se prelucreze particule de materie deosebit de mici și uniforme. O mulțime de fapte demonstrează că ultrasunetele procesează astfel de micro
Un instrument foarte eficient pentru tablete. De exemplu, în fabricile farmaceutice, pentru producția de agenți de suspensie pentru injecție orală sau subcutanată, este necesar să se adauge
Lucrarea este particule de material foarte mici și uniforme, una poate obține o suspensie stabilă, iar cealaltă este ușor de absorbit.
3. Separare și filtrare. Metodele convenționale de filtrare au adesea blocarea filtrului, astfel încât membrana filtrului trebuie înlocuită periodic. Este de la sine înțeles că dacă evitați blocarea filtrării și continuați să lucrați continuu, va aduce beneficii economice evidente. Faptele arată că aplicarea ultrasunetelor de putere poate oferi o soluție ideală la această problemă. Iradierea cu ultrasunete este utilizată pentru a îmbunătăți procesul de filtrare, în principal, în două aspecte: unul este că iradierea cu ultrasunete va face ca particulele fine să se aglomereze, accelerând astfel filtrarea; în al doilea rând, iradierea cu ultrasunete oferă suficientă energie de vibrație sistemului, astfel încât o parte din particule să rămână suspendată, oferind mai multă trecere liberă pentru separarea solventului.
În al treilea rând, viitorul sonochimiei
În anii 1920, la Laboratorul de Chimie al Universității Princeton, a fost descoperit pentru prima dată ultrasunetele.
Hidroliza sulfatului de dimetil și reacția sulfitului pentru a reduce iodatul de potasiu, dar nu a cauzat greutatea chimiștilor
Viziune. La mijlocul anilor 1980, sonochimia a devenit aceeași cu termochimia, fotochimia și electrochimia.
Noua ramură a chimiei a apărut pe arena internațională și s-a dezvoltat rapid.
În perioada 8-11 aprilie 1986, la Universitatea din Warwick, Marea Britanie, a fost convocat primul simpozion internațional de chimie acustică.
Deschis, marcând că sonochimia a ocupat un domeniu al științei și tehnologiei moderne după o scurtă perioadă de renaștere
Locul terenului. Pe 14 aprilie, în același an, „Times” britanic scria: „O nouă revoluție industrială este în vedere.
Va revoluționa tehnicile tradiționale de producție de materiale plastice, detergenți, produse farmaceutice și agrochimice și va fi de neegalat.
Avantajele sunt siguranța (nu necesită condiții de temperatură ridicată și presiune înaltă în producția curentă) și costul redus (se consumă doar cantitatea minimă de energie)
suma). ... Aceasta se numește o nouă ramură a științei în sonochimie.'
Ascensiunea sonochimiei nu numai că a stârnit mare îngrijorare în industria chimică, dar a inspirat și aprofundarea industriei chimice.
Interesant. În 1986, la Conferința Națională a Societății Americane de Chimie (ACS) din Anaheim, „Metale organice
Conținutul principal al subiectului tehnologiei de înaltă energie în chimie este sonochimia; în 1987, Societatea Regală de Chimie
Specializat în grupa de sonochimie; în același an la Universitatea din Savoie din Franța, despre „Noua sinteza în chimie organică”
Grupul de studiu special EUCHEM al metodologiei ia sonochimia ca o parte importantă a acesteia;
20 de companii de stat au semnat un contract pentru înființarea unui „club de chimie a sunetului” pentru a sprijini din punct de vedere economic cercetarea sonochimică.
Sonochimia câștigă din ce în ce mai multă atenție din partea chimiștilor în secolul 21. Această disciplină de chimie emergentă este
Valoarea este tânără și s-a extins în domeniul aplicațiilor industriale. Chimia magică a sunetului ne va rotunji cu siguranță visele.
