超声波促进有机合成.ppt

超声波对化学反应所起的作用早在60多年前就有了文献记载,并在近20年得到了较为迅速的发展超声技术作为一种物理手段和工具,能够在化学反应常用的介质中产生一系列接近于极端的条件,如急剧的放电、产生局部和瞬间高温、高压等,这种能量不仅能够激发或促进许多化学反应,加快化学反应速度,而且可以改变某些化学反应方向。超声波促进有机合成1超声波基本概念012超声波特点023超声波原理034超声化学发展史045声化学反应器056超声波在有机合成中的具体应用06主要内容声波分类次声波（频率20HZ）声波（20HZ频率20KHZ）超声波（20KHZ频率1000MHZ）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。12超声波基本概念超声波特征：比普通声波更容易聚集成细束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。2)容易接受目标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。3)容易得到较大功率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。4)在固体和液体中衰减很小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。5)能量大超声波用途诊断学工程学化学生物学工业焊接治疗学超声波工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等。01020304生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等。诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等。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.UltrasoundcanproducetemperaturesashighasthoseonthesurfaceoftheSunandpressuresasgreatasthoseatthebottomoftheocean.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）01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）02频率的影响频率越高，空化越难以实现03温度的影响温度越高，越容易空化04影响空化的因素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），使溶剂和反应试剂产生活性物种，如例子，自由基