聲化學

① 聲化學的介紹

所謂聲化學主要是指利用超聲波加速化學反應，提高化學產率的一門新興的交叉學科。聲化學反應不是來自聲波與物質分子的直接相互作用，因為在液體中常用的聲波波長為10cm--0.015cm(對應頻率15KHZ--10MHZ),遠遠大於分子尺度。聲化學反應主要源於聲空化----液體中空泡的形成、震盪、生長、收縮、直至崩潰，機器引發的物理、化學變化。

② 聲化學的簡介

聲化學 Sonochemistry

1986年4月8-11日，第一屆國際化學學術討論會在英國Warweck大學召開，它標志著一門新的交叉學科-------聲化學（sonochemistry）的誕生。
研究在超聲作用下引起的化學反應或化學反應過程的改變的化學分支學科。又稱超聲化學。用於化學反應的超聲頻率通常為20～50千赫，產生超聲的裝置稱作超聲發生器，核心部件是壓電晶體或磁致伸縮元件。

③ 聲化學的化學效應

超聲波在傳播過程中與媒質相互作用，相位和幅度發生變化，可以使媒質的狀態、組成、結構、功能和性質等發生變化。這類變化稱之為超聲效應。超聲波與媒質的相互作用可分為熱機制、機械力學機制和空化機制。 在一個由超聲波促進的化學反應體系中，以上的幾種機制，或單獨或協同的對反應起著催化作用:1.熱機制：超聲波在媒質中傳播時，其振動能量不斷被媒質吸收轉變為熱量而使媒質溫度升高。這種使媒質溫度升高的效應稱為超聲的熱機制。2. 機械力學機制：當頻率較低，吸收系數較小，超聲的作用時間很短時，超聲效應的產生並不伴隨有明顯的熱效應。這時，超聲效應可歸結為機械力學機制，即超聲效應來源於表徵聲場力學量的貢獻。超聲波也是一種機械能量的傳播形式，波動過程中的力學量如原點位移、振動速度、加速度及聲壓等參數可以表述超聲效應。3. 空化機制：超聲波聲化學效應的主要機制之一是聲空化(包括氣泡的形成、生長和崩裂等過程)。其現象包括兩個方面，即強超聲在液體中產生氣泡和氣泡在強超聲作用下的特殊運動。超聲波是一種高頻機械波，具有能量集中、穿透力強等特點。超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，並通過液體介質向四周傳播。當聲能足夠高時，在疏鬆的半周期內，液相分子間的吸引力被打破，形成空化核。空化核的壽命約0.1μs，它在爆炸的瞬間可以產生大約 4000-6000 K 和100MPa的局部高溫高壓環境，並產生速度約110m/s具有強烈沖擊力的微射流，這種現象稱為超聲空化。 超聲波化學反應主要源於聲空化機制，空化機制是聲化學反應的主動力。這些條件足以使有機物在空化氣泡內發生化學鍵斷裂、水相燃燒 (aqueous combustion)、高溫分解(pyrolysis) 或自由基反應等。