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Concept
Sonochimie
Résumé
La sonochimie est un domaine de la chimie qui étudie les effets des ondes ultrasonores sur les réactions chimiques. Ces effets chimiques ne sont pas dus à une interaction directe entre l'onde ultrasonore et les réactifs que l'on souhaite transformer (plus couramment dégrader). La clef de la sonochimie repose sur une modification des propriétés physico-chimiques du milieu grâce au phénomène de cavitation acoustique et qui est donc à l'origine des transformations chimiques observées lors de la sonication.
Lorsque l'onde ultrasonique se propage dans un milieu liquide (solvant), elle génère des petites bulles de gaz ou de vapeur appelées bulles de cavitation. Celles-ci grossissent avec le temps jusqu’à atteindre une taille critique où elles implosent (s'effondrent), créant, selon la théorie des points chauds, des conditions de pression et de température extrêmes ( et ). Cette implosion fournit l’énergie nécessaire aux transformations chimiques.
On observe la formation de bulles de cavitation aussi dans les infrasons, la plage des ( à ), et ce jusqu'à , où la cavitation n'est plus possible. La sonochimie ne se limite donc pas aux ultrasons.
Les expériences de sonochimie peuvent être réalisées de deux façons :
grâce à un bain à ultrasons (opérant en général à ). Pour ce faire, le réacteur (ballon, bécher, etc.) contenant les réactifs est placé dans l'eau de la cuve du bain à ultrasons. Des transducteurs placés au fond de la cuve émettent des ondes par piézoélectricité. Les ondes ainsi formées se propagent à travers l'eau puis à travers le solvant de la réaction où les transformations chimiques ont lieu ;
grâce à une sonotrode (opérant en général entre 20 et ). Pour ce faire, la pointe de la sonotrode est immergée directement dans la solution contenant les réactifs, à environ sous la surface et à des parois du réacteur pour éviter les arcs électriques. Les ondes sont transmises directement dans la solution rendant la sonotrode plus efficace que le bain à ultrasons.
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