3-2-2- سونوشيميدر شيمي مطالعه سونوشيمي (sonochemistry) به درک اثرات امواج صوتي (sonic waves) و خواص موج بر سيستمهاي شيميايي مربوط مي شود. اثرات شيميايي فراصوت (ultrasound) از اثر مستقيم با گونه هاي مولکولي بدست نمي آيد. مطالعات نشان داده است که هيچ برهمکنش مستقيمي بين ميدان صوتي و گونه هاي شيميايي در سطح مولکولي براي سونوشيمي [5] يا سونولومينسانس [6] گزارش نشده است. در عوض سونوشيمي از حفره سازي صوتي: تشکيل، رشد و فروپاشي انفجاري حباب ها در محلول استفاده مي کند. اين مساله در پديده هايي مثل فراصوت، اعمال امواج صوتي، سونولومينسانس و حفره سازي صوتي مشاهده مي شود.
تاثير امواج صوتي که از طريق مايعات منتقل مي شوند، اولين بار توسط ويليام وود و آلفرد لي لوميس در سال 1927 گزارش شد اما آن مقاله بي توجه رها شد [7]. در دهه 1980 با ظهور توليد کننده هاي با شدت بالاي فراصوت که هم ارزان و هم قابل اطمينان بودند سونوشيمي دستخوش يک تحول اساسي شد.
بر اثر پرتودهي با موج صوتي با شدت بالا يا فراصوت (محدوده MHz 10-KHz 20)، معمولا حفره سازي صوتي صورت مي گيرد. حفره سازي (شکل گيري، رشد و فروپاشي انفجاري حباب هاي تابش داده شده با موج صوتي) نيروي محرک براي سونوشيمي و سونولومينسانس مي باشد [8]. تخريب حباب در مايعات مقدار عظيمي انرژي از تبديل انرژي جنبشي حرکتي مايع به گرمايش محتويات حباب توليد مي کند. به هم فشرده شدن حباب ها در طول حفره سازي که نقطه داغ محلي کوتاه مدتي را توليد مي کند سريع تر از انتقال حرارتي است. نتايج آزمايشگاهي نشان داده اند که اين حباب ها دمايي حدود ˚K 5000، فشاري تقريبا برابر با atm 1000-500 و سرعت گرم و سرد شدني بالاتر از K/s 10
10 دارند [9،10]. اين حفره سازي مي تواند يک شرايط فيزيکي و شيميايي بينهايت را در مايعات سرد توليد کند.
در مايعاتي که حاوي مواد جامد هستند ممکن است يک چنين پديده اي با پرتودهي فراصوت رخ دهد. هنگام وقع حفره سازي نزديک سطح جامد، فروپاشي حفره غير کروي است و با سرعت بالا مانند فواره مايع را به سطح مي برد [8]. اين فوران ها و موجهاي شوکي که همراه آنها هستند مي توانند سطحي که هم اکنون بسيار گرم شده است را تخريب کنند. تعليق جامد-مايع سبب به هم خوردن ذرات با سرعت زياد مي شود که اين برخوردها مي توانند مورفولوژي سطح، نسبت اجزاء تشکيل دهنده و فعاليت را تغيير دهند [11].
سه نوع واکنش سونوشيمي وجود دارد:
1) سونوشيمي همگن مايعات
2) سونوشيمي ناهمگن سيستمهاي مايع-مايع يا جامد-مايع
3) سونوکاتاليست که همپوشاني با موارد قبلي است [12-14].
سونولومينسانس نوعا به عنوان يک مورد خاص از سونوشيمي همگن به حساب مي آيد [15،16].
پيش بردن واکنشهاي شيميايي توسط فراصوت مورد بررسي قرار گرفته است و کاربردهاي سودمندي در سنتز فاز مرکب، شيمي مواد و استفاده هاي بيوپزشکي دارد. بخاطر اينکه حفره سازي تنها مي تواند در مايعات صورت گيرد، واکنشهاي شيميايي با تابش دهي فراصوت در سيستمهاي جامدات يا جامد-گاز ديده نشده است. سونوشيمي مي تواند با استفاده از حمام آب (bath) يا ميله با توان بالا (probe)صورت گيرد.
لينکها براي کاربران مهمان قابل دسترسي نيست، براي مشاهده ي لينکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شويد نمونه ای از حمام فراصوت
نمونه ای از دستگاه با میله با توان بالا (Sonicator)
-----------------
منابع
---------------
[5] Suslick, K. S., 1990, Science, 247, 1439.
[6] Suslick, K. S., Flannigan, D. J., 2008, Annual Rev. Phys. Chem. 59, 659.
[7] Wood, R.W., Loomis, A.L., 1927, Philos. Mag. 4, 414.
[8] Leighton, T.G., 1994, The Acoustic Bubble; Academic Press: London, 531.
[9] Suslick, K.S., Hammerton, D.A.; Cline, R.E., Jr., 1986, J. Am. Chem. Soc. 108, 5641.
[10] Flint, E.B., Suslick, K.S., 1991, Science., 253, 1397.
[11] Suslick, K.S.; Doktycz, S.J. 1990, Adv. Sonochem. 1, 197.
[12] Einhorn, C., Einhorn, J. Luche, J.L., 1989, Synthesis 787.
[13] Luche, J.L., 1996, Compets. Rendus. Serie. IIB, 323, 203, 307.
[14] Pestman, J.M., Engberts, J.B.F.N., de Jong, F. Jong. 1994, Recl. Trav. Chim. Pays- Bas. 113, 533.
[15] Crum, L.A., 1994, Physics Today, 47, 22.
[16] Putterman, S.J., 1995, Sci. Am., 46.