有機聲化學合成（Organic sonochemical synthesis）是指在超音波輻照下進行有機合成反應的工藝過程。
基本介紹
- 中文名：有機聲化學合成
- 外文名：Organic sonochemical synthesis
基本原理,影響因素,反應裝置,
基本原理
超聲炒充腿波對化學反應的促進作用不是來自於聲波與反應物分子的直接相互作用，雖然超音波對液相反應體系有顯著的機械作用，可以加快物質的分散、乳化、傳熱和傳質等過程，在一定程度上可以促進化學反應，但這不足以解釋超音波可以成倍甚至上百倍地加速反應的事實。一個普遍接受的觀點是：加快反應的主要作用是由於超音波的超聲空化現象。
超聲空化是指液體在超音波的作用下激活或產生空化泡（微小氣泡或空穴）以及空化泡的振盪、生長、收縮及崩潰（爆裂）等一系列動力學過程，及其引發的物理和化學效應。液體中的空鴉殼料化泡的來源有兩種：一方面來自於附著在同體雜質或容器表面的微小氣泡或析m溶解的氣體；另一方面，也是更主要的一方面，是來自超音波對液體作用的結果。超音波作為一種機械波作用於液體時，波的周期性波動對液體產生壓縮和稀疏作用，從而在液體內部形成過壓位相和負雁位相，在一定程度上破壞了液體的結構形態。當超音波的能量足夠大時，其負壓作用可以導致液體內部產生大量的微小氣泡或空穴（即空化泡），有時可以聽到小的爆裂聲，於暗室內可以看到發光現象。這種微小氣泡或空穴極不穩定，存在時問戰臘白僅為超音波振動的一個或幾個周期，其體積隨後迅速膨脹並寒嘗櫻閥爆裂（即崩潰），在空化泡爆裂時，在極短時間（10s）在窄化泡周圍的極小空問內產生5000K以上的高溫和大約50 MPa的高壓，恥付溫度變化率高達109K·s片伴隨著強烈的衝擊波和時速高達400km·h的微射流，同時還伴有空穴的充電放電和發光現象。
這種局部高溫、高壓存在的時間非常短，僅有幾微秒，所以溫度的變化牢非常大，這就為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種非常特殊的環境。高溫條件有利於反應物種的裂解和自由基的形成，提高了化學反應速率。高壓有利於氣相中的反應。因此，空化作用可以看作聚集聲能的一種形式，能夠在微觀尺度內模擬反應器內的高溫高壓，促進反應的進駝充凳行。
影響因素
除了超聲頻率與強度之外，有機液相反應體系的性質，如溶劑的性質、成分、表面張力、黏度及蒸氣壓等也對聲空化效應有重要影響。例如，在超音波作用下，偕二肉環頌喇潤己丙烷與金屬在正戊烷溶劑中幾乎沒有反應，在乙醚溶劑中反應緩慢，而在四氫呋哺溶劑中反應很快。
另外，超音波的使用方式（連續或脈衝）、外壓、反應溫度以及液體中溶解氣體的種類和含量等也影響有機聲化學反應。如溫度升高，蒸氣壓增大，表面張力及黏度係數下降，使空化泡的產生變得容易。但是蒸氣壓增大，反過來義會導致空化強度或聲空化效應下降。因此，為了獲得較大的聲化學效應，應該在較低溫度下反應，而且應選用蒸氣壓較低的溶劑。
反應裝置
聲化學反應器是實現有機聲化學合成的裝置，一般由四部分組成：化學反應器部分（包括容器、加料、攪拌、回流、測溫等）；信號發生器及其控制的電子部分；換能部分；超音波傳遞的耦合部分。隨著聲化學的發展，各類的聲化學反應器不斷地出現，主要類型有超聲清洗槽式反應器、杯式聲變幅桿反應器、探頭插入式反應器、複合型反應器。
