2018-10-14
org.kosen.entty.User@32db48fa
양현모(yymomo)
- 3
책을 보다가 PCC 반응에서 초음파의 적용은 반응 속도와 생성물의 수율을 증가시킨다고
써있는데요. 보통 큰 의미없이 마이크로웨이브로 지지고 반응 보냈는데
어떤 이론 (원리?) 에서 반응이 빨리 진행되고 잘 안가는 반응도 가게 되는지 궁금합니다.
전자렌지에서 물 분자의 운동을 빨리 시키는 것하고 연관지어야 할 것 같기도 하고
조금 감이 안잡혀서 질문 드립니다.
써있는데요. 보통 큰 의미없이 마이크로웨이브로 지지고 반응 보냈는데
어떤 이론 (원리?) 에서 반응이 빨리 진행되고 잘 안가는 반응도 가게 되는지 궁금합니다.
전자렌지에서 물 분자의 운동을 빨리 시키는 것하고 연관지어야 할 것 같기도 하고
조금 감이 안잡혀서 질문 드립니다.
- 초음파
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 3
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답변
김병관님의 답변
2018-10-17- 2
Sonication을 통해 적절한 초음파를 용액에 가해주면 덩어리진 입자가 쪼개지면서 고운 입자가 되거나 용액에 더 빨리 녹일 수 있다는 것을 아실겁니다.
PCC 반응을 하면 반응 후에 용액에 안 녹는 salt가 덩어리채로 생성되었었는데요. 이 때 생기는 덩어리가 생성물이나 반응물을 잡아버린 경우라면 반응 수율이 떨어질 수 있을 것 같습니다. 나중에 반응 종료 후 회수할 때도 수율이 떨어질 수 있겠네요.
그리고 초음파를 용액에 가해주면 용매의 진동을 유발하여 보다 빠른 분자-분자의 부딪침을 유도할 수 있어 반응 속도도 빨라질 수 있습니다.
제일 좋은 반응은 고체-액체 합성 반응일듯 싶네요.
https://www.organic-chemistry.org/topics/sonochemistry.shtm -
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김채형님의 답변
2018-10-18- 2
유체에서 혼합은 macro/micro 혼합으로 구분이 되는데 macro는 막대기로 용매와 용질을 크게 휘저어 섞는거라면, micro혼합은 용매와 용질의 최소단위의 혼합이 되는겁니다. sonicwave에 의해 난류 micro 혼합을 증진시키고 혼합되는 표면적도 증가하게 되고요.
그리고 전자렌지는 마이크로웨이브(전자파)를 발생하지 초음파가 아니에요... -
답변
조윤환님의 답변
2018-10-19- 2
avalonkch님께서 잘 설명해주셨네요. 마이크로파와 초음파는 다릅니다.
두 방법 모두 합성 분야에서 어면히 microwave chemistry와 sonochemistry 라는 이름으로 하나의 분야로 자리잡고 있습니다.
avalonkch님의 말씀처럼 혼합의 관점에서 볼 수도 있겠지만 더 중요한 것은 반응을 일으키는 자극, 즉 에너지원으로서 보아야 합니다. 마이크로파는 분자의 회전운동을 자극하는 에너지원이고, 초음파는 액체에 cavitation을 형성하는 원리 입니다.
마이크로파는 전자렌지와 원리가 같으니 설명이 불필요할 것 같고, 초음파를 가하면 액체상에 작은 포말이 생기는 것을 보신적이 있을 겁니다. 이 포말이 형성되었다가 깨지는 과정에서 수반되는 에너지가 반응을 일으키는 원동력 입니다. 문헌에 따르면 cavitation을 통해 5000°C/500 atm정도의 micro hot spot 환경이 형성된다고 합니다. 이 cavity가 파열되면 엄청난 폭탄이 터지는 것과 같은 충격파가 형성되겠죠.
일반적인 합성은 열을가해 끊이거나 자외선 같은 빛을 조사하는 방식이 일반적이고 이러한 방식에 익술할 겁니다. 그렇다면 왜 가열을 하거나 빛을 조사할까요? 열역학에서 말하는 활성화에너지를 공급하기 위한 것이지요. 초음파나 마이크로파도 이 활성화에너지를 공급하기 위한 수단 입니다. Nitro group reduction 반응에 적용해본 경험이 있는데, 에너지를 공급하는 방식이 다르기 때문인지 일반적인 방식에서 얻을 수 없는 결과를 얻게 되더군요.
참고가 셨나요?