Zvuková chemie

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. června 2019; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Sonochemistry (sonochemie)  je obor chemie, který studuje interakci silných akustických vln a výsledné chemické a fyzikálně chemické účinky. Sonochemie zkoumá kinetiku a mechanismus sonochemických reakcí probíhajících v objemu zvukového pole. Oblast zvukové chemie také zahrnuje některé fyzikální a chemické procesy ve zvukovém poli: sonoluminiscenci , disperzi látky působením zvuku, emulgaci a další koloidní chemické procesy.

Sonochemie se zaměřuje na studium chemických reakcí , ke kterým dochází při působení akustických vibrací - sonochemické reakce .

Zvukově-chemické procesy jsou zpravidla studovány v ultrazvukové oblasti (od 20 kHz do několika MHz ). Zvukové vibrace v kilohertzové oblasti a infrazvukové oblasti jsou studovány mnohem méně často.

Zvuková chemie zkoumá procesy kavitace .

Historie sonické chemie

Vliv zvukových vln na průběh chemických procesů poprvé objevili v roce 1927 Richard a Loomis, kteří zjistili, že působením ultrazvuku se jodid draselný ve vodném roztoku rozkládá za uvolňování jódu . Následně byly objeveny následující zvukově-chemické reakce:

Klasifikace zvukových chemických reakcí

V závislosti na mechanismu primárních a sekundárních elementárních procesů lze zvukově-chemické reakce rozdělit do následujících tříd:

  1. Redoxní reakce ve vodě probíhající v kapalné fázi mezi rozpuštěnými látkami a produkty ultrazvukového štěpení molekul vody, které probíhají v kavitační bublině a přecházejí do roztoku (mechanismus působení ultrazvuku je nepřímý a v mnoha ohledech je podobný radiolýze vodných systémů).
  2. Reakce uvnitř bubliny mezi rozpuštěnými plyny a látkami s vysokým tlakem par (například syntéza oxidů dusíku při působení ultrazvuku na vodu, ve které je rozpuštěn vzduch). Mechanismus těchto reakcí je do značné míry analogický radiolýze v plynné fázi.
  3. Řetězové reakce v roztoku zahájené nikoli radikálními produkty štěpení vody, ale štěpením jiné látky v kavitační bublině (např. reakce izomerace kyseliny maleinové na kyselinu fumarovou, iniciovaná bromem nebo alkylbromidy).
  4. Reakce zahrnující makromolekuly (například destrukce molekul polymeru a jím iniciovaná polymerace ).
  5. Ultrazvuková iniciace výbuchu v kapalných nebo pevných výbušninách (např. nitrid jodu , tetranitromethan , trinitrotoluen ).
  6. Zvukově-chemické reakce v nevodných systémech. Některé z těchto reakcí jsou: pyrolýza a oxidace nasycených uhlovodíků, oxidace alifatických aldehydů a alkoholů, Štěpení a dimerizace alkylhalogenidů, reakce halogenidových derivátů s kovy ( Wurtzova reakce ), alkylace aromatických sloučenin, výroba thioamidů a thiokarbamátů, syntéza organokovových sloučenin, Ullmannova reakce, cykloadiční reakce, výměnné reakce halogenů, výroba a reakce perfluoralkylových sloučenin, syntézy karbenů, syntéza nitrilů aj.

Metody zvukové chemie

Ke studiu zvuko-chemických reakcí se používají následující metody:

Literatura