sonochimica

sonochimica Disciplina fisico-chimica che studia le reazioni chimiche che avvengono in una soluzione irradiata da ultrasuoni. Tale irraggiamento dà luogo, per un’intensità del campo superiore a un determinato valore di soglia, a un fenomeno di cavitazione nella soluzione. Le microcavità gassose (bolle) presenti nella soluzione, sottoposte a successive dilatazioni e contrazioni indotte dal campo oscillante di pressione sonora, si ingrandiscono e quindi implodono, producendo zone ad altissima temperatura e pressione. In queste condizioni estreme possono avvenire reazioni chimiche di notevole interesse nell’ambito della sintesi di sostanze organiche, dei processi di polimerizzazione, della degradazione di sostanze tossiche e nocive. Con l’applicazione di tecniche di s. si possono anche ottenere materiali amorfi che, al di fuori delle condizioni estreme tipiche della s., tenderebbero naturalmente a cristallizzare.

A partire dagli anni 1990, numerosi sforzi sono stati compiuti per caratterizzare in modo più accurato le condizioni presenti nelle microscopiche zone di liquido dove ha luogo la formazione e l’implosione delle microcavità. È stato così possibile stimare per via sperimentale le temperature raggiunte localmente, misurando la velocità con cui procede sotto l’azione degli ultrasuoni una reazione chimica la cui cinetica sia ben nota: i valori ottenuti per la temperatura interna delle microcavità sono compresi tra i 4000 e i 6000 K. Tali stime sono state approssimativamente confermate dalla rilevazione degli spettri di sonoluminescenza emessi da sostanze chimiche formatesi sotto irradiazione con ultrasuoni. Dal punto di vista delle applicazioni, accanto allo sviluppo di quelle tradizionali quale, per es., la sintesi organica, sembra promettente l’uso dell’irradiazione con ultrasuoni per la preparazione di nanopolveri inorganiche. Irradiando con ultrasuoni, in opportune condizioni, soluzioni contenenti complessi carbonilici, è possibile produrre metalli, ossidi, carburi e altri composti sotto forma di particelle di dimensione lineare dell’ordine dei 10 nm. La ridotta dimensione delle particelle così ottenute è attribuibile all’implosione delle microbolle, che favorisce la disaggregazione dei grani. Altre applicazioni riguardano il settore della sintesi di biomolecole. Il trattamento con ultrasuoni di sospensioni di cellule o microrganismi può favorire, sotto opportune condizioni, il decorso di talune bioconversioni enzimatiche.