Chimia sunetului

Sonochimia (sonochimia)  este o ramură a chimiei care studiază interacțiunea undelor acustice puternice și efectele chimice și fizico-chimice rezultate. Sonochimia investighează cinetica și mecanismul reacțiilor sonochimice care au loc în volumul unui câmp sonor. Domeniul chimiei sunetului include și unele procese fizice și chimice într-un câmp sonor: sonoluminiscența , dispersia unei substanțe sub acțiunea sunetului, emulsionarea și alte procese chimice coloidale.

Sonochimia se concentrează pe studiul reacțiilor chimice care apar sub acțiunea vibrațiilor acustice - reacții sonochimice .

De regulă, procesele sonore-chimice sunt studiate în domeniul ultrasonic (de la 20 kHz la câțiva MHz ). Vibrațiile sonore în intervalul kiloherți și în domeniul infrasonic sunt studiate mult mai rar.

Chimia sunetului investighează procesele de cavitație .

Istoria chimiei sonice

Pentru prima dată, efectul undelor sonore asupra cursului proceselor chimice a fost descoperit în 1927 de Richard și Loomis, care au descoperit că sub acțiunea ultrasunetelor, iodura de potasiu se descompune într-o soluție apoasă cu eliberare de iod . Ulterior, au fost descoperite următoarele reacții sonoro-chimice:

• disproporționarea azotului din apă în amoniac și acid azotic
• descompunerea macromoleculelor de amidon și gelatină în molecule mai mici
• stereoizomerizarea în lanț a acidului maleic în acid fumaric
• formarea de radicali în interacțiunea apei cu tetraclorura de carbon
• dimerizarea și oligomerizarea compușilor organosiliciului și organostanicului

Clasificarea reacțiilor chimice ale sunetului

În funcție de mecanismul proceselor elementare primare și secundare, reacțiile suno-chimice pot fi împărțite în următoarele clase:

1. Reacții redox în apă care au loc în faza lichidă între substanțele dizolvate și produsele divizării cu ultrasunete a moleculelor de apă care apar într-o bula de cavitație și trec în soluție (mecanismul de acțiune al ultrasunetelor este indirect și, în multe privințe, este similar cu radioliza) . a sistemelor apoase).
2. Reacții în interiorul bulei între gazele dizolvate și substanțele cu presiune mare de vapori (de exemplu, sinteza oxizilor de azot atunci când sunt expuși la ultrasunete pe apa în care este dizolvat aerul). Mecanismul acestor reacții este în mare parte analog radiolizei în faza gazoasă.
3. Reacții în lanț în soluție inițiate nu de produșii radicali ai scindării apei, ci de scindarea unei alte substanțe într-o bule de cavitație (de exemplu, reacția de izomerizare a acidului maleic la acid fumaric, inițiată de brom sau bromuri de alchil).
4. Reacții care implică macromolecule (de exemplu, distrugerea moleculelor de polimer și polimerizarea inițiată de acesta ).
5. Inițierea cu ultrasunete a unei explozii în explozivi lichizi sau solizi (de exemplu , nitrură de iod , tetranitrometan , trinitrotoluen ).
6. Reacții sonoro-chimice în sisteme neapoase. Unele dintre aceste reacții sunt: ​​piroliza și oxidarea hidrocarburilor saturate, oxidarea aldehidelor și alcoolilor alifatici, scindarea și dimerizarea halogenurilor de alchil, reacțiile derivaților de halogenuri cu metale ( reacția Wurtz ), alchilarea compușilor aromatici, producerea de tioamide și tiocarbamați, a compușilor organometalici, reacția Ullmann , reacțiile de cicloadiție, reacțiile de schimb de halogen, producția și reacțiile compușilor perfluoroalchilici, sinteza carbenelor, sinteza nitrililor etc.

Metode de chimie a sunetului

Următoarele metode sunt utilizate pentru a studia reacțiile sunet-chimice:

• Efect piezoelectric invers și efect de magnetostricție pentru generarea de vibrații sonore de înaltă frecvență în lichid
• Chimie analitică pentru studiul produselor reacțiilor sonochimice

Literatură

• Margulis M.A. Fundamentele chimiei sunetului. Reacții chimice în câmpuri acustice. - M . : Şcoala superioară, 1984. - 272 p. - 300 de exemplare.