Contents
1 Cavitation and Chemical Reactivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2 The Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.3 Cavitation and Origin of Ultrasonic Effects . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.4 Stable and Transient Cavitation Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.5 ‘Hotspots’ Theory and Reacting Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.6 Parameters Influencing the Sonochemical Activity . . . . . . . . . . .
6
1.6.1 Ultrasonic Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.6.2 Acoustic Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.6.3 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.6.4 Solvent Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.6.5 Dissolved Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.7 Generation of Ultrasonic Waves and Subsequent Equipment . . . .
8
1.7.1 Ultrasonic Bath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
1.7.2 Ultrasonic Horn System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
1.7.3 ‘Cup-Horn’ Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.8 Guidelines for Adequate Use of Ultrasonic Devices . . . . . . . . . . 10
1.9 Physical and Chemical Dosimetry Methods to Quantify/Qualify
Cavitation Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.9.1 Physical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.9.2 Chemical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.10 The Three Types of Sonochemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . 14
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Efficient Organic Synthesis: What Ultrasound Makes Easier . . . . . . 17
2.1 Sonochemistry for Sustainability. General Remarks . . . . . . . . . . 17
2.2 The Need for Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Reactivity in Ultrasonic Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
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1 Cavitation and Chemical Reactivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 The Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3 Cavitation and Origin of Ultrasonic Effects . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.4 Stable and Transient Cavitation Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.5 ‘Hotspots’ Theory and Reacting Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6 Parameters Influencing the Sonochemical Activity . . . . . . . . . . .
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1.6.1 Ultrasonic Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6.2 Acoustic Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6.3 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6.4 Solvent Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6.5 Dissolved Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.7 Generation of Ultrasonic Waves and Subsequent Equipment . . . .
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1.7.1 Ultrasonic Bath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.7.2 Ultrasonic Horn System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.7.3 ‘Cup-Horn’ Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.8 Guidelines for Adequate Use of Ultrasonic Devices . . . . . . . . . . 10
1.9 Physical and Chemical Dosimetry Methods to Quantify/Qualify
Cavitation Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.9.1 Physical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.9.2 Chemical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.10 The Three Types of Sonochemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . 14
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Efficient Organic Synthesis: What Ultrasound Makes Easier . . . . . . 17
2.1 Sonochemistry for Sustainability. General Remarks . . . . . . . . . . 17
2.2 The Need for Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
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