声化学

① 声化学的介绍

所谓声化学主要是指利用超声波加速化学反应，提高化学产率的一门新兴的交叉学科。声化学反应不是来自声波与物质分子的直接相互作用，因为在液体中常用的声波波长为10cm--0.015cm(对应频率15KHZ--10MHZ),远远大于分子尺度。声化学反应主要源于声空化----液体中空泡的形成、震荡、生长、收缩、直至崩溃，机器引发的物理、化学变化。

② 声化学的简介

声化学 Sonochemistry

1986年4月8-11日，第一届国际化学学术讨论会在英国Warweck大学召开，它标志着一门新的交叉学科-------声化学（sonochemistry）的诞生。
研究在超声作用下引起的化学反应或化学反应过程的改变的化学分支学科。又称超声化学。用于化学反应的超声频率通常为20～50千赫，产生超声的装置称作超声发生器，核心部件是压电晶体或磁致伸缩元件。

③ 声化学的化学效应

超声波在传播过程中与媒质相互作用，相位和幅度发生变化，可以使媒质的状态、组成、结构、功能和性质等发生变化。这类变化称之为超声效应。超声波与媒质的相互作用可分为热机制、机械力学机制和空化机制。 在一个由超声波促进的化学反应体系中，以上的几种机制，或单独或协同的对反应起着催化作用:1.热机制：超声波在媒质中传播时，其振动能量不断被媒质吸收转变为热量而使媒质温度升高。这种使媒质温度升高的效应称为超声的热机制。2. 机械力学机制：当频率较低，吸收系数较小，超声的作用时间很短时，超声效应的产生并不伴随有明显的热效应。这时，超声效应可归结为机械力学机制，即超声效应来源于表征声场力学量的贡献。超声波也是一种机械能量的传播形式，波动过程中的力学量如原点位移、振动速度、加速度及声压等参数可以表述超声效应。3. 空化机制：超声波声化学效应的主要机制之一是声空化(包括气泡的形成、生长和崩裂等过程)。其现象包括两个方面，即强超声在液体中产生气泡和气泡在强超声作用下的特殊运动。超声波是一种高频机械波，具有能量集中、穿透力强等特点。超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传播。当声能足够高时，在疏松的半周期内，液相分子间的吸引力被打破，形成空化核。空化核的寿命约0.1μs，它在爆炸的瞬间可以产生大约 4000-6000 K 和100MPa的局部高温高压环境，并产生速度约110m/s具有强烈冲击力的微射流，这种现象称为超声空化。 超声波化学反应主要源于声空化机制，空化机制是声化学反应的主动力。这些条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧 (aqueous combustion)、高温分解(pyrolysis) 或自由基反应等。