Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les ultrasons ont trouvé un grand nombre d'applications très diverses depuis leur utilisation pour la communication avec les animaux (sifflet à ultrasons) jusqu'à la synthèse de molécules organiques. La sonochimie décrit les processus chimiques et physiques qui se produisent en solution grâce à l'énergie apportée par les ultrasons. Même si ce sujet reste complexe à analyser d’un point de vue théorique, les effets des ultrasons en chimie organique sont de mieux en mieux cernés. Cet article commence par lister l’équipement de laboratoire et celui industriel existant à ce jour. L’ensemble des applications de la sonochimie en synthèse organique et en chimie fait l’objet ensuite d’une présentation détaillée. Pour terminer, les limitations de cette technique sont présentées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Micheline DRAYE : Professeur des universités, université de Savoie (Chambéry) - Laboratoire de chimie moléculaire et environnement
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Julien ESTAGER : Docteur de l'université de Savoie (Chambéry) - Laboratoire de chimie moléculaire et environnement
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Max MALACRIA
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Jean-Philippe GODDARD
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Cyril OLLIVIER : UPMC, Univ. Paris 06, Institut parisien de chimie moléculaire (UMR CNRS 7201)
INTRODUCTION
Le terme sonochimie est utilisé pour décrire les processus chimiques et physiques qui se produisent en solution grâce à l'énergie apportée par les ultrasons . Ces effets sont reliés au phénomène de cavitation qui correspond à la formation et à l'implosion de microbulles de gaz dans les liquides sous l'effet des ultrasons. En s'effondrant, ces microbulles de cavitation libèrent d'importantes quantités d'énergie sous forme d'une intense chaleur locale, comparable à la température à la surface du Soleil (5 000 K), de très haute pression (jusqu'à 1 000 atm), d'ondes de choc et de microcourants acoustiques ; chaque bulle de cavitation peut ainsi être considérée comme un microréacteur.
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Limitations de la sonochimie
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4. Autres utilisations des ultrasons en chimie
Ce paragraphe décrit succinctement l'apport potentiel des ultrasons dans des domaines de la chimie autres que la chimie organique.
4.1 Sonophotocatalyse
La photochimie permet, comme les ultrasons, de dégrader de nombreux produits chimiques en favorisant la formation de radicaux hydroxyles
très réactifs. Ainsi, différentes études ont été menées afin de chercher d'éventuelles affinités entre ces deux procédés de dégradation . Elles tendent à démontrer que, même si ces deux protocoles sont souvent rattachés à la chimie radicalaire, différents phénomènes peuvent être impliqués. La photocatalyse permet en effet un transfert direct d'électrons vers le composé organique alors que l'irradiation ultrasonore rend possible la dégradation sélective des composés moins hydrophiles par pyrolyse. De plus, les effets physiques des ultrasons sont à considérer pour ce genre de réactions. De fait, l'emploi simultané de ces deux méthodes d'activation peut s'avérer plus efficace qu'un emploi séquentiel et, dans certains cas, peut mener à des effets de synergie.
4.2 Polymérisation sous ultrasons
Les méthodes de polymérisation radicalaire sont parmi les plus utilisées en chimie des polymères et de nombreux liens existent entre la sonochimie et la chimie de ces macromolécules. En effet, les ultrasons peuvent être utilisés en remplacement des initiateurs radicalaires ou peuvent exalter l'effet de ces derniers. Par exemple, le taux de décomposition de l'AIBN (azo-bis-isobutyronitrile) sous ultrasons à température ambiante est le même qu'à 70 °C sous agitation classique ...
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Autres utilisations des ultrasons en chimie
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WOODS (R.), LOOMIS (A.) - The physical and biological effects of high frequency sound waves of great intensity - Philos. Mag. 4, p. 414-5 (1927).
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(2) - RICHARDS (T.), LOOMIS (A.) - Chemical effects of ultrasound - J. Am. Chem. Soc. 49, p. 3086-91 (1927).
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(3) - NEPPIRAS (E.) - Acoustic cavitation - Phys. Rep. 61, p. 159-251 (1980).
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(4) - MARINESCO (N.), TRILLAT (J.J.) - Action des ultrasons sur les plaques photographiques - Proc. R. Acad. Sci. Amsterdam 196, p. 858-60 (1933).
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(5) - MASON (T.) - Sonochemistry and sonoprocessing : the link, the trends and (probably) the future - Ultrason. Sonochem. 10 , p. 175-9 (2003).
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(6) - WAN (Z.), NUR (A.) - Ultrasonic velocities in pure hydrocarbons and mixtures - J. Acoust. Soc. Am. 89, p. 2725-30 (1991).
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