Маргулис М. А. Звукохимические реакции и сонолю-минесценция. М.: Химия, 1986, 288 с.
Излагаются основы современной физической теории действия ультразвуковых и других акустических полей на химические реакции. Рассматриваются инициирование в жидкости звукохимических реакций, их механизм, кинетика и энергетика в зависимости от характеристики этих полей; механизм сонолюминесценции и электрические явления, сопровождающие кавитацию. Обосновываются новые возможности практического использования ультразвука и акустических колебаний более низких частот для инициирования и интенсификации химических реакций и физико-механических процессов в жидкой фазе. Основное внимание уделено влиянию акустических полей на химические реакции в неводных системах, каталитическим процессам и реакциям с участием макромолекул, т. е. процессам, которые интенсивно исследуются в последние годы.
Предназначена для научных работников и химиков-технологов, может быть также полезна для студентов химико-технологических вузов при изучении физической химии и технологии промышленного органического синтеза.
Табл. 27. Ил. ИЗ. Библиогр. список: 360 назв.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.............. 5
Глава 1. Акустическая кавитация в жидкости....... 8
1.1. Основные параметры звукового поля....... 8
1.2. Определение явления кавитации........ 10
1.3. Виды кавитации............. 12
1.4. О модели склепывающегося пузырька....... 13
1.5. Кавитация и кипение жидкости........ 14
1.6. Модель парогазового зародыша........ 17
1.7. Устойчивость микропузырьков в жидкости..... 20
1.8. Причины образования микронеоднородностей в жидкости 21
1.9. Порог развитой кавитации.......... 23
1.10. Динамика создания развитой кавитации...... | 28
1.11. Кавитационные процессы при малых интенсивностях ультразвука ................ 30
1.12. Деформации кавитационных пузырьков...... 35
1.13. Кавитация в низкочастотных акустических полях .... 43
1.14. Физико-химические и химические эффекты в низкочастотных полях................ 47
1.15. Изменение концентрации газа в жидкости под действием ультразвуковых волн............ 53
1.16. Влияние температуры и давления на кавитационные процессы 55
Глава 2. Теоретические представления о механизме химического и физико-химического действия кавитации ....... 58
2.1. Тепловые теории кавитации......... 58
2.2. Пульсация и «схлопывание» одиночного пузырька .... 62
2.3. «Схлопывание» с учетом теплообмена....... 65
2.4. Электрические теории кавитации........ 71
2.5. Электрические явления, связанные с кавитацией .... 76
Глава 3. Сонолюминесценция и звукохимические реакции .... 86
3.1. Свечение различных жидкостей в ультразвуковом поле . . 86
„ 3.2. Фаза эмиссии соновспышек......... 89
3.3. Спектры сонолюминесценции......... 99
3.4. Основные элементарные процессы в кавитационном поле . . 110
3.5. Механизм влияния газов на скорость звукохимических реакций 126
3.6. Совместное действие двух частот акустических колебаний 128
3.7. Химические реакции в акустических полях различной конфигурации.............. 131
3.8. Кавитация, создаваемая гидродинамическими излучателями 135
Глава 4. Энергетика звукохимических реакций и сонолюминесценции 145
4.1. Химико-акустический к. п. д.......... 145
4.2. Энергетические выходы продуктов реакции (основные определения) ............... 147
4.3. Энергетический выход сояолюминесценции и его экспериментальное определение............. 151
4.4. Эффект тушения сонолюминесценции....... 155
4.5. Соотношение между скоростью звукохимической реакции и потоком сонолюминесценции.......... 160
4.6. Химическая дозиметрия акустической энергии..... 162
4.7. Зависимость скорости химических и физико-химических эффектов, вызываемых кавитацией, от интенсивности ультразвука 165
4.7.1. Функция кавитационных потерь........ !65
4.7.2. Звукохимические реакции.......... 167
4-7.3. Диспергирование твердых тел и эрозия поверхностей . . 168
>;
4.7.4. Эмульгирование несмешивающихся жидкостей .... 17ft<
4.7.5. Сонолюминесценция в жидкостях........ 172;
4.7.6. Общие зависимости............ 174
4.7.7. Зависимость wt от интенсивности ультразвука при высоких ин-тенсивностях его............. 176-
Глава 5. Кинетика звукохимических реакций . ...... 178v
5.1. Обсуждение модели кавитационной области..... 178-
5.2. Стационарное состояние для средней концентрации радикалов 179»
5.3. Изменение усредненной концентрации радикалов в течение периода............... 181
5.4. Кавитационно-диффузионная теория пространственно-временного распределения радикалов......... 184
5.5. Оценка коэффициента рекомбинации радикалов .... 195
5.6. Классификация звукохимических реакций...... 200
Глава 6. Действие ультразвуковых волн на химические реакции в неводных системах............. 202
6.1. Пиролиз алифатических и ароматических углеводородов . . 204
6.2. Окисление алканов............ 207
6.3. Окисление альдегидов и спиртов........ 20$
6.4. Реакции алкилгалогенидов: расщепление и димеризация; N-алкилирование аминов ...... .... 213
6.5. Получение тиоамидов и тиокарбаматов...... 217
6.6. Металлорганический синтез. Взаимодействие алкилгалогенидов
с металлами и карбонильными соединениями (реакция Барбье) 222
6.7. Взаимодействие алкилгалогенидов с металлами и диметил-формамидом (реакция Вуво)......... 226
6.8. Восстановление литийалюминийгидридом...... 226>
6.9. Взаимодействие галогенидацетатов с цинком и карбонильными соединениями (реакция Реформатского)...... 228
6.10. Образование ксилилена и продуктов циклоприсоединения с диенофилами.............. 230
6.11. Реакции перфторалкильных соединений цинка . . . . 231.
6.12. Карбеновые синтезы............ 233'
6.13. Димеризация и олигомеризация галогенидсиланов и галогенид-станнанов.............• • 233
6.14. Диссоциация карбонилов металлов и замещение лигандов 237
Глава 7. Каталитические процессы в ультразвуковом поле .... 243
7.1. Катализ карбонилами металлов ......... 244
7.2. Катализ металлами............ 247
7.2.1. Обработка готовых металлических катализаторов . . . 247
7.2.2. Получение катализаторов в ультразвуковом поле . . . 247
7.2.3. Катализ непосредственно в ультразвуковом поле .... 252
Глава 8. Реакции макромолекул в ультразвуковом поле .... 255
8.1. Деструкция молекул полимеров .......• 255
8.2. Образование блок- и привитых полимеров...... 263
8.3. Полимеризация в ультразвуковом поле...... 267
Глава 9. Перспективы технологического применения ультразвука . . 269
Библиографический список ..,..••••• 278
ВВЕДЕНИЕ
Эффект химического действия ультразвуковых волн был от-т в 1Q29 г. Несмотря на большое число оригинальных статей в обширной и бурно развивающейся области звукохимии, монографическая литература сравнительно бедна. Книга И. Е. Эль-пинера «Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие» (1963) в основных разделах, касающихся звукохимии и сонолюминесценции, к настоящему времени устарела. В монографиях Л. Бергмана «Ультразвук» (1957), Л. Д. Розенберга «Мощные ультразвуковые поля» (1968) и У. Мэзона «Физическая акустика», т. 1Б (1967) вопросам химического действия ультразвуковых волн уделено относительно малое внимание. Книга А. И. Журавлева и В. Б. Акопяна «Ультразвуковое свечение жидкостей» (1977) не содержит необходимых теоретических обобщений. В недавно вышедшем учебном пособии М. А. Маргулиса «Основы звукохимии» (1984) рассматриваются главным образом теоретические проблемы звукохимии, механизм химического и физико-химического действия кавитации. В отличие от учебного пособия, где требуется в какой-то мере «консервативное» изложение уже устоявшегося материала, в монографии проведен пересмотр ряда общепринятых представлений, определений, терминов, в результате чего многие вопросы оказалось возможным изложить более строго и однозначно. В книге значительное внимание уделяется анализу химических превращений в неводных системах и технологическим аспектам химического действия акустических полей.
За последние годы обнаружено возникновение многих звукохимических реакций в безводных системах; выполнены новые работы по спектрам сонолюминесценции, по фазе и форме ^световых импульсов; обнаружено возникновение предпорогово-го свечения жидкости и временные нерегулярности сонолюминесценции в слабых звуковых полях; определены энергетические выходы ряда звукохимических реакций и получены величины начальных химико-акустических выходов продуктов расщепления молекул воды; получены основные уравнения кавитацион-но-диффузионной теории распределения радикалов в поле ультразвуковых волн; доказана люминесцентная природа сонолюминесценции; обнаружены физико-химические и химические эффекты в кавитационных полях при низких частотах (порядка 100 10 Гц); обнаружено возникновение сонолюминесценции и многих химических эффектов в кавитационных полях, созда-аемых гидроакустическими излучателями; разработана новая лектрическая теория химического и физико-химического дейст-я кавитации, методом спиновых ловушек зарегистрировано ииразование радикалов в ультразвуковом поле и т. д. люминУЛЬТаТЫ исслеД°вания звукохимических реакций и соно-тельнк"СЦеНЦИИ' „помимо тог0' что они представляют самостоя-ныи научный и практический интерес, дают неоценимую
Цена: 150руб.
