超声波促进有机合成

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1、超声波促进有机合成主要内容1超声波基本概念2超声波特点3超声波原理4超声化学发展史5声化学反应器6超声波在有机合成中的具体应用声波分类次声波（频率<20HZ）声波（20HZ<频率<20KHZ）超声波（20KHZ<频率<1000MHZ）超声波基本概念声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动超声波是指振动频率大于20KHz以上的声波,超出了人耳听觉的上限（20KHz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波和(可闻)声波本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式

2、在弹性介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。超声波特征：1)比普通声波更容易聚集成细束2)容易接受目标超声波与目标或障碍物相遇时,衍射作用小,反射波束扩散小,便于接收以探测目标。3)容易得到较大功率因为声强与频率的平方成正比,所以超声波的功率可以很大。4)在固体和液体中衰减很小超声波在空气中衰减较快,而在固体和液体中却衰减很小,正好与电磁波相反,因此,在海洋中应用超声波最适宜。5)能量大超声波具有的能量很大,可使介质的质点产生显著的声压作用。超声波用途（一）工程

3、学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等。（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等。（三）诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等。（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等。超声促进化学反应——超声化学声化学(Sonochemistry)是20世纪80年代中后期发展起来的一门新兴交叉学科,它是利用超声空化效应形成局部热点,可形成在4000－6000K及压力100MPa、急剧冷却速度达109K/s的极端微环境中,诱发化学反应.Ultrasoundcanproducetempera

4、turesashighasthoseonthesurfaceoftheSunandpressuresasgreatasthoseatthebottomoftheocean.Insomecases,itcanalsoincreasechemicalreactivitybynearlyamillionfold空化作用——当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，导致液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到

5、很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，并且加速溶质溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。空化现象图示空化效应超声波在介质中的传播过程中存在着一个正负压强的交变周期。在正压相位时,超声波对介质分子挤压,增大了液体介质原来的密度;而在负压相位时,介质的密度则减小。当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时,在负压区内介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂,形成微泡,微泡进一步长大成为空化气泡。在紧接着的压缩过程中,这些空化气泡被压缩,其

6、体积缩小,有的甚至完全消失。当脱出共振相位时,空化气泡就不再稳定了,这时空化气泡内的压强已不能支撑其自身的大小,即开始溃陷或消失,这一过程称为空化作用,或孔蚀作用。由于空化作用所引起的反应条件的变化，导致了化学反应的热力学变化，使化学反应的速度和产率得以提高影响空化的因素气体和微粒的影晌气体和微粒的存在有益于空化的发生（降低空化阈值）粘度的影响粘度越大，越不宜产生空化（增加声空压和空化阈值）频率的影响频率越高，空化越难以实现温度的影响温度越高，越容易空化超声波促进化学反应特点1空化泡爆裂可以产生促进化学反应的高能环境（高温和高压），使

7、溶剂和反应试剂产生活性物种，如例子，自由基等2超声辐射可以产生机械作用，如促进传质，传热，分散等作用。3对于许多有机反应，尤其是非均相反应，有显著地加速效应，并且可以提高反应产率，减少副产物。4可使反应在比较温和的条件下反应，减少甚至不用催化剂，简化实验操作。5对于金属参与的反应，超声波可以及时去除金属表面形成的产物，中间产物及杂质，使反应面清洁，促进反应的进行。注：超声并不是对所有的反应均有效，对有些反应甚至有抑制作用。同时由于空化泡爆裂产生的离子和自由基与主反应发生竞争，从而降低一些反应的选择性，使副产物增加。产生超声波的方法：压

8、电效应方法、磁致伸缩效应方法、静电效应方法和电磁效应方法等。超声化学特点超声波应用于化学反应能提高化学反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性，而且能激发在没有超声波存在时不能发生的化学反应。由于超声化学具有独特的反应特性