Звукохимия - реакции с ультразвуком

[Anna VM]

Скажите, пожалуйста, пробовал ли кто-то применять ультразвук как катализатор? Получалось ли запускать звукохимические реакции? Какой был выход реакции и при каких условиях удавалось запустить реакцию? Излучатели Ланжевена - это слишком много для этого?

Изменено 18 Ноября, 2023 в 07:09 пользователем Anna VM

[Arkadiy]

18.11.2023 в 10:09, Anna VM сказал:

Скажите, пожалуйста, пробовал ли кто-то применять ультразвук как катализатор? Получалось ли запускать звукохимические реакции? Какой был выход реакции и при каких условиях удавалось запустить реакцию? Излучатели Ланжевена - это слишком много для этого?

Ультразвук -не катализатор, но он может ускорить реакцию за счет диспергирования реагентов и их перемешивания. 

Ультразвук частично разрушает биополимеры и стерилизует среду, в которой его применяют, разрушая вирусы и бактерии

Ну а если вы мешаете кислоту с щелочью, то ультразвук никакого влияния не окажет

[Anna VM]

В книге "Основы звукохимии" Маргулиса упомянуты реакции, которые в обычных условиях не протекают. Например, переход воды в пероксид водорода, взаимодействие воды и таких реагентов как йодид калия, сульфат железа и цезия, бром, йод, перманганат калия, сульфит калия и другие, кое-что из органики. Интересуют такие реакции.

[Arkadiy]

18.11.2023 в 11:27, Anna VM сказал:

В книге "Основы звукохимии" Маргулиса упомянуты реакции, которые в обычных условиях не протекают. Например, переход воды в пероксид водорода, взаимодействие воды и таких реагентов как йодид калия, сульфат железа и цезия, бром, йод, перманганат калия, сульфит калия и другие, кое-что из органики. Интересуют такие реакции.

Обычным химикам это не интересно!

Любая такая реакция идет не количественно, и ее продукты могут присутствовать лишь в следовых количествах.

Возможно, что они связаны  просто с качеством воды, и присутствующими в ней примесями.

Чтобы из воды получилась перекись, нужно, чтобы в воде был растворен кислород.

Кавитационщики обычно не знают химии

[ash111]

В 18.11.2023 в 10:27, Anna VM сказал:

В книге "Основы звукохимии" Маргулиса упомянуты реакции, которые в обычных условиях не протекают. Например, переход воды в пероксид водорода, взаимодействие воды и таких реагентов как йодид калия, сульфат железа и цезия, бром, йод, перманганат калия, сульфит калия и другие, кое-что из органики. Интересуют такие реакции.

 

я занимаюсь химией профессионально уже лет 15 и ни разу ни одна реакция по базе мне не попадалась с участием ультразвука. из чего можно сделать вывод что эта сфера химии малопригодна для реальных экспериментов. И мои соображения таковы.

1) для этого нужна специальная посуда. шлифы и прочие соединения от ультразвука часто трескаются. при этом материал посуды очевидно должен быть упругим. То есть реакции видимо надо проводить в стальных автоклавах или же нешлифованном стекле. это уже минус к универсальности, сложную установку под ультразвук не поставишь.

2) то же самое касается температурных экспериментов. просто так погреть/охладить будет как минимум непросто, как правило - невозможно. банально акустические свойства среды изменятся и ниче не получится, добавьте к этому сопоставление с пунктом 1 в плане сложных установок.

3) Энергия, разносимая ультразвуком уровня УЗ бани, очень невелика, настолько что эти бани используются именно для неразрушающего дробящего воздействия. никакого превращения воды в перекись там не идет. Если используется звук большей частоты, то есть большей энергии, то встает вопрос как эти реакции проводить опять же без риска для стекла и человека. Допустим как пропускать газы, электричество, ультрафиолет, работать под давлением и с активными субстратами без риска для экспериментатора, мы знаем. А вот с этим как? даже обычная УЗ баня орет на всю лабораторию, ее из коридора слышно, а представьте мы увеличим энергию звуковых этих волн еще в несколько раз.

4) Еще один важный вопрос - а настолько ли незаменимы эти методы с ультразвуком. Да, замечательно что человек исследует все возможные подходы, вот еще недавно электрохимия имела крайне ограниченные перспективы, а сейчас Баран в калтехе читает лекции о действительно крутых вещах с помощью ее. Но там, если сравнивать, все предыдущие пункты имеют ясные четкие ответы, а вот ультразвук как-то не очень.. И если им можно получать нечто, что и по-другому делается неплохо, то кто же будет так заморачиваться?)

 

В общем, я желаю этому направлению мощного прорыва, но вот на данный момент я себе не вижу эту химию, совсем.

[Arkadiy]

18.11.2023 в 18:39, ash111 сказал:

 

я занимаюсь химией профессионально уже лет 15 и ни разу ни одна реакция по базе мне не попадалась с участием ультразвука. из чего можно сделать вывод что эта сфера химии малопригодна для реальных экспериментов. И мои соображения таковы.

1) для этого нужна специальная посуда. шлифы и прочие соединения от ультразвука часто трескаются. при этом материал посуды очевидно должен быть упругим. То есть реакции видимо надо проводить в стальных автоклавах или же нешлифованном стекле. это уже минус к универсальности, сложную установку под ультразвук не поставишь.

2) то же самое касается температурных экспериментов. просто так погреть/охладить будет как минимум непросто, как правило - невозможно. банально акустические свойства среды изменятся и ниче не получится, добавьте к этому сопоставление с пунктом 1 в плане сложных установок.

3) Энергия, разносимая ультразвуком уровня УЗ бани, очень невелика, настолько что эти бани используются именно для неразрушающего дробящего воздействия. никакого превращения воды в перекись там не идет. Если используется звук большей частоты, то есть большей энергии, то встает вопрос как эти реакции проводить опять же без риска для стекла и человека. Допустим как пропускать газы, электричество, ультрафиолет, работать под давлением и с активными субстратами без риска для экспериментатора, мы знаем. А вот с этим как? даже обычная УЗ баня орет на всю лабораторию, ее из коридора слышно, а представьте мы увеличим энергию звуковых этих волн еще в несколько раз.

4) Еще один важный вопрос - а настолько ли незаменимы эти методы с ультразвуком. Да, замечательно что человек исследует все возможные подходы, вот еще недавно электрохимия имела крайне ограниченные перспективы, а сейчас Баран в калтехе читает лекции о действительно крутых вещах с помощью ее. Но там, если сравнивать, все предыдущие пункты имеют ясные четкие ответы, а вот ультразвук как-то не очень.. И если им можно получать нечто, что и по-другому делается неплохо, то кто же будет так заморачиваться?)

 

В общем, я желаю этому направлению мощного прорыва, но вот на данный момент я себе не вижу эту химию, совсем.

Ультразвук - это ДИСПЕРГИРОВАВАНИЕ! Получение эмульсий и  дисперсий. Объекты коллоидной химии

На Химии-2023 был  стенд с ультразвуком, оборудование показывали ребята из Воронежа. Хорошо пообщались 

[ash111]

В 18.11.2023 в 18:02, Arkadiy сказал:

Ультразвук - это ДИСПЕРГИРОВАВАНИЕ! Получение эмульсий и  дисперсий. Объекты коллоидной химии

ну нет, почему

Цитата

Sound waves propagating through a liquid at ultrasonic frequencies have wavelengths many times longer than the molecular dimensions or the bond length between atoms in the molecule. Therefore, the sound wave cannot directly affect the vibrational energy of the bond, and can therefore not directly increase the internal energy of a molecule.^[4][5] Instead, sonochemistry arises from acoustic cavitation: the formation, growth, and implosive collapse of bubbles in a liquid.^[3] The collapse of these bubbles is an almost adiabatic process, thereby resulting in the massive build-up of energy inside the bubble, resulting in extremely high temperatures and pressures in a microscopic region of the sonicated liquid. The high temperatures and pressures result in the chemical excitation of any matter within or very near the bubble as it rapidly implodes. A broad variety of outcomes can result from acoustic cavitation including sonoluminescence, increased chemical activity in the solution due to the formation of primary and secondary radical reactions, and increased chemical activity through the formation of new, relatively stable chemical species that can diffuse further into the solution to create chemical effects (for example, the formation of hydrogen peroxide from the combination of two hydroxyl radicals following the dissociation of water vapor within collapsing bubbles when water is exposed to ultrasound).

кавитэйшн, эксплоужн, дыыыыщщщ - энерджи ов зэ бабблз энд зэн - олл кайнд оф кемикал интэрэкшн

 

только опять же, майкровэйв с этим намного лучше же справляется)

поэтому я и говорю - возможно, да, там идут какието реакции, но не прослеживается чем этот метод лучше уже существующих

[Arkadiy]

18.11.2023 в 19:14, ash111 сказал:

ну нет, почему

кавитэйшн, эксплоужн, дыыыыщщщ - энерджи ов зэ бабблз энд зэн - олл кайнд оф кемикал интэрэкшн

 

только опять же, майкровэйв с этим намного лучше же справляется)

поэтому я и говорю - возможно, да, там идут какието реакции, но не прослеживается чем этот метод лучше уже существующих

Ультразвук - это скорее физхимия, чем химия