Lyd kemi

Sonochemistry (sonokemi)  er en gren af ​​kemi, der studerer samspillet mellem kraftige akustiske bølger og de resulterende kemiske og fysisk-kemiske effekter. Sonochemistry undersøger kinetikken og mekanismen af ​​sonokemiske reaktioner, der forekommer i volumen af ​​et lydfelt. Området for lydkemi omfatter også nogle fysiske og kemiske processer i et lydfelt: sonoluminescens , dispersion af et stof under påvirkning af lyd, emulgering og andre kolloide kemiske processer.

Sonochemistry fokuserer på studiet af kemiske reaktioner , der opstår under påvirkning af akustiske vibrationer - sonokemiske reaktioner .

Som regel studeres lydkemiske processer i ultralydsområdet (fra 20 kHz til flere MHz ). Lydvibrationer i kilohertz-området og det infrasoniske område studeres meget sjældnere.

Lydkemi undersøger kavitationsprocesserne .

Historien om sonisk kemi

For første gang blev virkningen af ​​lydbølger på forløbet af kemiske processer opdaget i 1927 af Richard og Loomis, som opdagede, at kaliumiodid under påvirkning af ultralyd nedbrydes i en vandig opløsning med frigivelse af jod . Efterfølgende blev følgende lydkemiske reaktioner opdaget:

• disproportionering af nitrogen i vand til ammoniak og salpetersyre
• nedbrydning af stivelses- og gelatinemakromolekyler til mindre molekyler
• kæde stereoisomerisering af maleinsyre til fumarsyre
• dannelsen af ​​radikaler i samspillet mellem vand og kulstoftetrachlorid
• dimerisering og oligomerisering af organosilicium og organotinforbindelser

Klassificering af sunde kemiske reaktioner

Afhængigt af mekanismen for primære og sekundære elementære processer kan lydkemiske reaktioner opdeles i følgende klasser:

1. Redoxreaktioner i vand, der forekommer i væskefasen mellem opløste stoffer og produkter af ultralydsspaltning af vandmolekyler, der forekommer i en kavitationsboble og går over i opløsning (ultralydens virkningsmekanisme er indirekte, og i mange henseender ligner den radiolysen af vandige systemer).
2. Reaktioner inde i boblen mellem opløste gasser og stoffer med højt damptryk (f.eks. syntesen af ​​nitrogenoxider, når de udsættes for ultralyd på vand, hvori luften er opløst). Mekanismen for disse reaktioner er stort set analog med radiolyse i gasfasen.
3. Kædereaktioner i opløsning initieret ikke af radikale produkter fra vandspaltning, men af ​​et andet stof, der spaltes i en kavitationsboble (for eksempel reaktionen af ​​isomerisering af maleinsyre til fumarsyre, initieret af brom eller alkylbromider).
4. Reaktioner, der involverer makromolekyler (f.eks. ødelæggelsen af ​​polymermolekyler og den polymerisation , der initieres af den ).
5. Ultralydsinitiering af en eksplosion i flydende eller faste sprængstoffer (f.eks . jodnitrid , tetranitromethan , trinitrotoluen ).
6. Lydkemiske reaktioner i ikke-vandige systemer. Nogle af disse reaktioner er: pyrolyse og oxidation af mættede kulbrinter, oxidation af alifatiske aldehyder og alkoholer, spaltning og dimerisering af alkylhalogenider, reaktioner af halogenidderivater med metaller ( Wurtz-reaktion ), alkylering af aromatiske forbindelser, produktion af thioamider og thiocarbamater af organometalliske forbindelser, Ullmann -reaktion, cycloadditionsreaktioner, halogenbytterreaktioner, fremstilling og reaktioner af perfluoralkylforbindelser, carbensynteser, syntese af nitriler mv.

Metoder til lydkemi

Følgende metoder bruges til at studere lyd-kemiske reaktioner:

• Omvendt piezoelektrisk effekt og magnetostriktionseffekt til generering af højfrekvente lydvibrationer i væske
• Analytisk kemi til undersøgelse af produkter af sonokemiske reaktioner

Litteratur

• Margulis M.A. Grundlæggende om lydkemi. Kemiske reaktioner i akustiske felter. - M . : Højere skole, 1984. - 272 s. - 300 eksemplarer.