Unusual chemical phenomenon associated com ultrasound is ~ above account the cavitation effect. The ultrasound increase the rate and yield of chemistry reaction top top account of its ability to emulsify liquids. When the ultrasound is provided in metallic catalyst reaction the activity of catalyst is increased because the ultrasound clean a surface the catalyst. Sonogels have naquela fine porosity e large certain surface improving various properties. This record deals with ultrasound phenomenon e gives some instances of reactions and properties whereby this radiation takes vital role.

ultrasound; sonochemistry; sonoluminescence; sonogel




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DIVULGAÇÃO

O efeito são de ultra-som em reação químicas

Marco Antonio Utrera Martines, Marian Rosaly Davolos e miguel Jafelicci pequena

institut de produtos químicos - Universidade estado Paulista - UNESP - CP 355 - 14801-970 - Araraquara - SP

The ultrasound result on chemistry reactions.Unusual chemistry phenomenon associated com ultrasound is on account that cavitation effect. A ultrasound increase the rate and yield of chemistry reaction top top account that its ability to emulsify liquids. When the ultrasound is offered in metallic catalyst reaction a activity that catalyst is increased because a ultrasound clean ns surface that catalyst. Sonogels have naquela fine porosity e large details surface improving various properties. This record deals com ultrasound phenomenon and gives some examples of reactions e properties where this radiation takes an important role.

Keywords: ultrasound; sonochemistry; sonoluminescence; e sonogel.

HISTÓRICO

A descoberta dá ultra-som ocorreu em 1880 por Curie estudando o efeito piezelétrico1. Thornycroft e vanabi em 1894 observaram eu imploro seu perdão na propulsão de mísseis aprovado pelo destróier uma a fonte de vibração ser estar gerada causando implosão de bolhas e/ou cavidades na água2,3. Aquelas vibração fiquei conhecida como cavitação.

Com o naufrágio a partir de Titanic, causado através dos um Iceberg, havia lá uma preocupação muito grande em se conhecer a topografia dá fundo são de mar. Langevin em 1912 eu abri um dispositivo capaz de medir a profundidade a partir de mar, atualmente conhecido gostar SONAR (Sound Navigation e Ranging). Ministérios SONAR mandar um pulso de ultra-som da quilha de um barcos para o fundo a partir de mar e esta onda denominações refletida ao um detector, emprego qual até está colocado sobre na quilha. O descanso de tempo adentraram o envio e o recebimento do pulso permite naquela determinação da profundidade, já que a profundidade denominada igual ao produto da metade do intervalo de tempo para ele velocidade dá som na água1.

Lord Rayleigh, em 1917, mostrando que durante lançamento de mísseis de um destróier, der vibração ocorre em débito à turbulência, ~ por calor e à pressão ns cavidades implodindo. Mesmo abranger o em desenvolvimento de mísseis adicionando modernos algum se tenho solucionar o assuntos de cavitação2.

Em 1927, Alfredo Loomis aquisição o primeiro químico a reconhecer o efeito anômalo de aceno sonoras intensas propagando-se cabelo líquido. Naquela efeito denominada denominado de está feito sonoquímico. Do 1980 naquela sonoquímica sofreram grande melhoria e muitos trabalhos foi ~ publicados em diferente sistemas2.

O ultra-som é usado na indústria1,2 para limpeza de materiais, solda de plásticos, processos químicos, dissecação de emulsão e suspensão, desgaseificação de solventes e obrigado não-destrutiva4 em materiais, dental é, naquela obtenção de em formação sobre defeitos, fraturas, aglomerados, consiste em e anisotropia; em hospital para análise de imagem2 e estimulação dá calo ósseo5,6.

FUNDAMENTOS

Transformações químicas e física podem ocorrer devido à interação da radiação alcançar a matéria. Então, excluir importante voce entende o fenômenos e conhecer o efeito da macário ultra-sônica nestas transformações.

Pela figaro 1 pode-se ter uma idéia da freqüência do ultra-som em conexão à sensibilidade a partir de ouvido humano. A sensibilidade do ouvido humano isto é na área de 16 Hz naquela 16 KHz, a freqüência peculiaridade de ultra-som, em geral, está no intervalo de 16 KHz naquela 1 MHz. Sendo o que freqüências de 1 der 10 MHz corresponder à região de alto frequência1,7. Ministérios símbolo internacionais de ultra-som é ))).



A reprodução de ultra-som capaz ilustrada pela do movimento de um diapasão enquanto meio de propagação, roubado 2. Enquanto o diapasão entra em movimento expandindo-se (Figura 2a) havido compressão dá sistema, comprimindo as moléculas acrescido próximas, representada enquanto primeiro nodo da onda. Quando entra em equilíbrio algum há compressão e nem extensão próximo dá diapasão (Figura 2b). No decorrer se comprime ocorre descompressão são de sistema de moléculas do meio de espalhar (Figura 2c). Portanto, o movimento do diapasão causa raiz um movimento periódico de compressão e expansão a partir de moléculas adjacente (Figura 2d), resultante na propagação ns ondas ultra-sônicas8.


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Para que haja propagação ns ondas ultra-sônicas excluir necessário eu imploro seu perdão o bonito de reprodução tenha propriedades elásticas. Então, o locomoção de um corporal vibrando excluir transmitido às moléculas adjacentes, together quais, adiantado retornarem à posição de equilíbrio, transmitem isto movimento ao as moléculas eu imploro seu perdão estão aos redor. Isto movimento revistas cria ciclos de compressão e expansão8, característico são de fenômeno de cavitação.

As ondas ultra-sônicas para gerar pressão acústica1,8 (PA) durante meio de reprodução que é mandar pela equação 1:

Pa = PAsen2pft (1)

com: Pa = pressão adicional à pressão hidrostática (Ph) ambiente;

PA = pressão de amplitude divisa da onda;

f = freqüência da maré (> 16 KHz);

t = tempo.

A intensidade1,8 (I) é dado pela equação 2:

I = PA2/2rc (2)

com: r = densidade do meio;

este c = velocidade do som no meio.

A propagação ns ondas ultra-sônicas excluir atenuada devido à vibração das moléculas a partir de meio de propagação, gostar de conseqüência ocorre ministérios abaixamento da energia tal ondas. Der atenuação1,8 é dado pela equação 3:

I = I0 exp(-2al) (3)

com: i = intensidade atenuada;

I0 = intensidade da a fonte de radiação;

naquela = factor de absorção;

l = eliminar da a fonte de radiação.

Kirchoff9 deduziu uma expressão que relaciona o fator de absorção (a) alcançar a viscosidade e alcançar a condutividade dá meio, equação 4:


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onde: hS = forças de cisalhamento;

hb = viscosidade da cavidade;

k" = condutividade térmica são de meio;

Cp = cordialidade específico à pressão constante;

g = capacidade calorífica.

Por exemplo, admitindo-se maré ultra-sônica1 alcançar freqüência de 20 KHz, naquela intensidade ao percorrer uma retirar de 30 quilômetro reduzir-se-á à metade. Vir passo que ao uma onda ultra-sônica alcançar freqüência de 118 KHz, a intensidade se reduzirá à metade aos percorrer uma distância de one Km.

A fabricação de ultra-som é um fenômenos físico2 baseado no processo de criar, aumentam e implodir cavidades de vapor e gases, denominado cavitação, em um traduzir promovendo efeito de ativado em reação químicas. Durante naquela etapa de compressão naquela pressão excluir positiva, devido a que naquela expansão resultado em "vácuo", é chamado de pressão negativa, constituindo-se em um bicicleta de compressão-expansão que gerar as cavidades2.

Num líquido alcançar partículas sólidas dispersas, os gases são adsorvidos nos poros ns partículas1,8,10 gostar de ilustrado nas macarrão 3 e 4. Na passo de compressão os gases ou vapores, no doméstica da cavidade, elas comprimidos ao o doméstica da partícula, figura 3a; e na etapa de expansão esses gases alternativa vapores eles são dirigidos exterior da partícula, figura 3b. Der cavidade conseguir um aumento de dimensões em direção aos interior a partir de líquido, separa-se da partícula permanecendo um núcleo na cavidade10, figura 4.


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A a fonte da cavitação se deve aos fato que, durante naquela expansão, os gases adsorvidos enquanto líquido ao redor da cavidade alternativa na interface, evaporam-se resultando na extensão da cavidade. Durante a etapa de compressão esses gases ou vapores que retornam completamente ao líquido, resultando num aumentar efetivo da cavidade. Ciclo periódicos de compressão e extensão causam aumento do dimensões da cavidade. Naquela cavidade ao atingir um dimensões crítico implode-se, liberar grande cardeais de aquecer e pressão para curto abrangendo de tempo e em atrações localizados do líquido1,2. Estas etapas ~ ~ representadas na figaro 5.


A temperamento e a pressão exatas, durante der implosão, não é suave de ser calculado teoricamente alternativamente medida experimentalmente1,2,3,8. Durante ultra-som a autenticado do termômetro denominações comprometida devido vir tempo de limite do balanço térmico adentraram o termômetro e o meio fluido de propagação. Portanto, ministérios termômetro mede naquela média do aquecimento da compressão e de resfriamento da expansão. Naquela temperatura da implosão2 obtivermos determinada indiretamente baseando-se na dependência da cinética de reações conhecido em função de temperatura. Concluindo que naquela temperatura de implosão no domestic da cavidade é cerca de 5500oC, enquanto que vir redor da público é prazo 2100oC. Naquela pressão denominada estimada em torno de 500 atm. Pode-se comparado a temperamento média com a chama do acetileno eu imploro seu perdão é aproxima 2400oC. Os valores de temperamento e pressão ser estar obtidos teoricamente1, admitindo-se que na etapa duram da implosão a cavidade continha azoto (calor específico, g = 1,33) em água à temperatura arredores (20oC) e pressão ambiente 105 Pa (0,987 atm.). Os valores calculados foi ~ 3925oC e 9,75.107 Pa (962 atm.), respectivamente.

Esses valores de temperamento e pressão realizações em pontos classifica por período de tempo extremamente curto, durante naquela implosão da cavidade, provocam um efeito algum usual em reação químicas.

SÍNTESE ORGÂNICA

Em reações químicas alguns exemplos nós quais ministérios ultra-som desempenha papel importante are citados a seguir. Em reações de alquilação a partir de indol11, equação 5, ministérios ultra-som favorece a interação entre diferentes fases e der migração dá nucleófilo para der fase orgânica, tornando ministérios ataque acrescido fácil. Der utilização de ultra-som elevado o rendimento de 19% porque o 90%, reduzir o tempo de reação de 3 horas para 1,3 hora e conseguir um aumento a pureza do produto obtido.