神奇的声化学.pdf

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1、中学化学2015年第5期·17·神奇的声1『匕学浙江省杭州第十中学310003廖振华1876年，英国海军建造出了第一艘高速驱逐产生5000K以上的高温(如此高温足以导致液体舰，在试航时发现，螺旋桨推进器在水中会引起剧媒质和空化泡内的物质发生高温裂解，从而引发烈振动，航速下降，噪声增加，并发现原本光滑的一系列的自由基反应。)和大约5×10Pa的高压，螺旋桨表面出现了大面积被腐蚀的凹点，工程师温度变化率高达10K／s，并伴生强烈的冲击波和们不得其解。其后，英国海军虽几次改进设计，但(或)时速达400km的射流，这就为在一般条件始终未能摆脱振动和腐蚀问题的困扰，于是邀请下难以实现或不可能实现

2、的化学反应，提供了一著名力学专家瑞利勋爵来研究这个问题。瑞利经种新的非常特殊的物理环境，开启了新的化学通过10多年的研究发现，螺旋桨表面被腐蚀的原因道。所以，空化效应可以直接在液体媒质中引起不是海水的化学腐蚀作用，而是物理机制，水力空化学反应。与这些化学反应相关的一门学科便被化效应是造成这一结果的根本原因。这种振动是称之为声化学，有的文献上也称声化学为超声波由于螺旋桨的旋转产生了大气泡(空穴)，而这些化学或高能化学，是化学学科目录里的最后一门大气泡又在水的压力下随即发生内爆而产生的。独立的化学学科。这是第一次对空化现象物理本质的描述。1917声化学的主要内容是，利用超声空化能量开年，瑞

3、利发表了题为“液体中球形空腔崩溃时产启或加速化学反应，提高化学产额。声化学中主生的压力”的著名研究论文，对空化现象的理论要使用20kHz～50kHz的功率超声波，通常的声研究做出了重大突破，为半个多世纪以来的一切化学反应器尺度在量级上接近声波波长，这样低有关空化理论研究奠定了基础。频超声波在媒质中传播衰减很小，在容器壁上几以上现象是声波与物质(媒质)发生物理作乎发生全反射，且足够的声强会使液体媒质表面受用，那么，声波又是如何与物质发生化学作用呢?到激烈扰动，因此，在反应器内极易建立起混响场。在固体和气体中，声波不会与媒质发生化学作用，超声空化提供了能量形式，在作用时间、压力而在液体中(

4、可以是常见的水，也可以是有机液及每个分子可获取的能量等方面完全不同于一些体如烃类、醇类、羧酸类等)，由于声音传播的非传统的能源，如光能、热能及离子辐射能等。线性效应，可以和媒质发生化学作用。这其中的声化学反应有四种类型，它们是：常见的化学科学机制就是被广泛研究的声波在液体中的“空反应，水溶液中的氧化还原反应，聚合物的降解和化效应”。有机溶剂的分解反应。若从讨论声化学反应的机一、什么是声化学理出发，则常将所有的声化学反应分成超声波可所谓声化学，主要是指利用超声波加速化学加速反应的化学反应，和只有施加超声波才会发反应、提高化学产率的一门新兴的交叉学科。声生的化学反应两大类型。化学反应不是来

5、自声波与物质分子的直接相互作属于前一种类型的声化学反应例子很多，如：用，因为在液体中常用的声波波长为10cm～酯的水解、乙炔加氢和乙醛还原，碳酸钙与酸的反0．015cm(对应15kHz～10MHz)，远大于分子尺应、重氮化合物的分解和使用固体催化剂的反应度。声化学反应主要源于声空化——液体中空腔等。属于后一种类型的声化学反应例子有：聚合的形成、振荡、生长、收缩至崩溃，及其引发的物物的降解和聚合反应，在四氯化碳条件下从碘化理、化学变化。液体声空化的过程是集中声场能物中释放碘，在以空气饱和的水中形成H20：、量并迅速释放的过程。空化泡崩溃时，极短时间HNO和HNO。，在芳烃的水溶液中形成羟

6、基芳烃(纳秒和微秒之间)在空化泡周围的极小空间内，化合物等。·18t中学化学2015年第5期二、声化学的应用于人体吸收。声化学已是目前化学研究的前沿之一。它的3．分离与过滤。传统的过滤方法会常常出现发展正在国际范围内引起化学学术界的重视。声过滤阻塞，因此不得不定期更换过滤膜。不言而化学技术在生产上可望首先为农药、合成药物、塑喻，如使之避免过滤阻塞和保持连续工作，将会带料和微电子器件等工业带来重大变革，因此正受来明显的经济效益。事实表明，应用功率超声可为到化工生产行业的极大关注。当前国际化学界认解决这个问题提供理想途径。超声辐照用于改善过为，化学研究应予优先注意的尖端项目之一就是滤过程主

7、要表现在二个方面：其一是，超声辐照会使物质在高温和超高压的极端条件下的化学行为，过细的颗粒发生凝聚，从而使过滤加快；其次是，超因其有助于了解化学反应，开辟新途径，寻求新材声辐照向系统提供足够的振动能量，使部分粒子保料。可以肯定，声化学科学的发展必将有新的贡献。持悬浮，为溶剂的分离提供了较多的自由通道。实验化学家可以在一系列应用领域中发挥功三、声化学的未来率超声的作用，并可望从中获得一种或数种益处，上世纪二十年代，在美国普林斯顿大学化学这些益处大