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    超聲波對化學反應的促進作用

    發布日期:2019-05-28 
    超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波。具有良好的方向性,較強的滲透性,易于獲得集中的聲能,在水中傳播距離長,可用于測距、測速、清洗、焊接、礫石、殺菌等。在醫學、軍事、工業和農業方面有許多應用。超聲之所以被命名是因為它的頻率下限大于人類聽力的上限??茖W家稱每秒振動的次數是以赫茲為單位的聲音頻率。我們在人耳中能聽到的聲波的頻率是20赫茲-2000赫茲。因此,我們把頻率大于20000 Hz的聲波稱為"超聲波"。醫學診斷中常用的超聲頻率為1 MHz~30 MHz.
     
    超聲作用原理超聲波對化學反應的促進作用不是來自于聲波與反應物分子的直接相互作用,因為在液體中常用的聲波波長遠遠大于分子尺度。超聲波之所以產生化學效應,一個普遍接受的觀點是空化現象,即存在于液體中的微小氣泡在超聲場的作用下被激活,表現為泡核的形成、振蕩、生長、收縮乃至崩潰等一系列動力學過程,及其引發的物理和化學效應。氣泡在幾微秒之內突然崩潰,氣泡破裂類似于一個小小的爆炸過程,產生極短暫的高能環境,由此產生局部的高溫、高壓[]。同時這種局部高溫、高壓存在的時間非常短,僅有幾微秒,所以溫度的變化率非常大,這就為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種非常特殊的環境。高溫條件有利于反應物種的裂解和自由基的形成,提高了化學反應速率。高壓有利于氣相中的反應;另一方面,當氣泡破裂產生高壓的同時,還伴隨強烈的沖擊波,其速度可以達/的微射流,對于有固體參加的非均相體系起到了很好的沖擊作用,導致分子間強烈的相互碰撞和聚集,對固體表面形態、表面組成產生極為重要的作用。因此空化作用可以看作聚集聲能的一種形式,能夠在微觀尺度內模擬反應器內的高溫高壓,促進反應的進行。超聲在有機合成中的應用較早,研究成果也很多。超聲能加速有機反應速率、提高產率、降低反應條件、縮短反應時間、改變反應歷程等。.液-液均相反應很多有機反應是在均相溶液中進行的,在此類反應中,超聲空化過程中形成的氣泡里不僅含有液體本身產生的蒸氣,而且含有溶解于液體的氣體??栈瘹馀荼罎r,產生的能量可導致鍵的斷裂,促進自由基的產生,改變溶劑結構從而影響反應速度。

    最后更新:2019-05-28
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