Wprowadzenie

1. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 1 Wprowadzenie Substancje hydrofilowe w roztworach wodnych: • Nie wykazują tendencji do gromadzenia się na granicy faz • Ich cząsteczki są homogenicznie rozmieszczone w całej objętości roztworu • Nie wykazują tendencji do przechodzenia do fazy gazowej Substancje hydrofobowe w roztworach wodnych: • Wykazują jedynie niewielką rozpuszczalność • Wykazują tendencję do gromadzenia się na granicy faz (np. woda-ciecz organiczna, woda – powietrze); ich stężenie w pobliżu granicy faz może być wielokrotnie wyższe niż średnie w całej objętości roztworu • O ile nie mają zbyt wysokiej masy cząsteczkowej, wykazują tendencję do przechodzenia do fazy gazowej Substancje powierzchniowo czynne • Wykazują tendencję do gromadzenia się na granicy faz • Nie przechodzą do fazy gazowej Ponieważ efekty sonochemiczne są przestrzennie niehomo-geniczne – występują z większym natężeniem w bezpośred-niej bliskości (i we wnętrzu) pęcherzyków gazu – można oczekiwać, że szczególnie podatne na działanie tych efektów w roztworach wodnych będą substancje hydrofobowe i substancje powierzchniowo czynne

2. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 2 Sonoliza surfaktantów Sodium acetateTetramethylammonium bromideSodium dodecyl sulfateDodecyltrimethylammonium chlorideOctyl-glucopyranoside • Porównanie wydajności nadtlenku wodoru w roztworach substancji powierzchniowo czynnych i substancji hydrofilowych • Średnie stężenie potrzebne do „zmiecenia” połowy rodników OH jest 10 - 1000 krotnie niższe dla związków powierzchniowo czynnych niż dla soli. Faktyczne stężenie tych związków w pobliżu drgających pęcherzyków musi być znacznie większe od ich średniego stężenia w roztworze. • Ponadto stwierdzono, że porównywalne stężenie produktów pirolizy (tu: pułapkowane rodniki metylowe) obserwuje się przy stężeniu surfaktantów (OGP) 500 razy niższym niż ich analogów pozbawionych silnie hydrofobowych fragmentów (GP) • Produkty reakcji z rodnikami OH (rodniki typu -•CH-) można wykryć przy stężeniu surfaktantów równym 50 M. Dla ich niehydrofobowych analogów stężenie to wynosi 50 mM.

3. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 3 • Dla wielu substancji obserwuje się prostą proporcjonalność między stałą szybkości reakcji z OH a zdolnością zmiatania rodników OH podczas sonolizy • S.C. ~ k [S] • Dla niektórych substancji zdolność zmiatania jest jednak wyraźnie wyższa, niż wynikałoby to z wartości stałej szybkości i stężenia • Przyczyna: rzeczywista, lokalna wartość [S] jest wielokrotnie wyższa od „nominalnej” wartości Sonoliza tert-butanolu k(OH + I-) = 1.11010 l mol/s C1/2  5 mM k(OH + t-BuOH) = 6108 l mol/s C1/2  0.1 mM

4. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 4 Sonoliza tert-butanolu  Kwas hydroksytereftalowy  Nadtlenek wodoru

5. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 5 Sonoliza tert-butanolu • Wzbogacenie warstwy powierzchniowej w substrat hydrofobowy • Odparowanie substratu hydrofobowego do wnętrza pęcherzyka, piroliza w fazie gazowej

6. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 6 Mechanizm reakcji • Od hydrofobowości substratu zależy jego rozkład przestrzenny • W różnych strefach przestrzennych dominują odmienne reakcje • Rodzaj dominującej reakcji może zależeć od hydrofobowości substratu

7. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 7 Polimery

8. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 8 Polielektrolity • Czy można zmieniać w sposób płynny hydrofobowość danej substancji ? • Możliwości takie daje zastosowanie słabego polielektrolitu, np.poli(kwasu akrylowego)

9. Sonochemia HYDROFOBOWOŚĆ 9 Skala hydrofobowości • Zależność stężenia połówkowego substancji rozpuszczonej (potrzebnego do obniżenia o połowę wydajności OH) od jej hydrofobowości