Studies on the spatial distribution of polymeric reagents in sonochemical reactions - application of competitive kinetics

B. Rokita; P. Ulański

Data publikacji : 2022-09-01

Tom 50 Nr 1 (2005)

Badania rozkładu przestrzennego reagentów polimerowych w reakcjach sonochemicznych. Zastosowanie kinetyki konkurencyjnej

B. Rokita P. Ulański

Abstrakt

Ultradźwięki o dużym natężeniu mogą inicjować w roztworach wodnych reakcje chemiczne, które nie zachodzą z jednakową intensywnością w całej objętości układu. Strefą o największej reaktywności jest bezpośrednie otoczenie oscylujących pęcherzyków kawitacyjnych, powstających w wodzie pod wpływem ultradźwięków (rys. 3). Wiadomo, że pewne związki małocząsteczkowe, ze względu na ich częściowo hydrofobowy charakter, mogą skupiać się na powierzchni takich pęcherzyków, dzięki czemu są szczególnie podatne na reakcje chemiczne inicjowane działaniem ultradźwięków. W tej pracy, stosując metody kinetyki konkurencyjnej [równanie (2)] wykazaliśmy, że podobny efekt występuje również w przypadku substratów polimerowych. Poli(tlenek etylenu) i jego odpowiednik oligomeryczny, czyli glikol polioksyetylenowy - substancje rozpuszczalne wprawdzie w wodzie, ale o wyraźnie zaznaczonych właściwościach hydrofobowych - wykazują tendencję do gromadzenia się w pobliżu granicy faz woda/pęcherzyk kawitacyjny. Ich lokalne stężenie w bezpośrednim sąsiedztwie pęcherzyków, a więc w strefie intensywnych reakcji sonochemicznych, może być nawet o dwa rzędy wielkości większe od ich średniego stężenia w roztworze. Takich efektów nie obserwuje się w przypadkach silnie hydrofilowego polimeru - zdysocjowanego poli(kwasu akrylowego) - ani octanu sodu użytego przez nas jako małocząsteczkowy model substancji silnie hydrofilowej (tabela 1, rys. 7). Procesami sonochemicznymi badanymi w tej pracy były reakcje wymienionych substratów z rodnikami hydroksylowymi generowanymi w pęcherzykach kawitacyjnych i dyfundującymi następnie poprzez granicę faz do roztworu. Aby możliwe było ilościowe określenie obserwowanych efektów, badano równolegle te same reakcje w układzie o równomiernym przestrzennym układzie reaktywności, w którym rodniki hydroksylowe były generowane za pomocą promieniowania jonizującego (rys. 5 i 8).

Słowa kluczowe

polimer hydrofilowy ; polimer hydrofobowy ; roztwór wodny ; sonochemia ; kinetyka konkurencyjna ; układ niehomogeniczny ; promieniowanie jonizujące ; rodniki hydroksylowe hydrophilic polymer ; hydrophobic polymer ; aqueous solution ; sonochemistry ; nonhomogeneous system ; ionizing radiation ; hydroxyl radicals

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Rokita, B., & Ulański, P. (2022). Badania rozkładu przestrzennego reagentów polimerowych w reakcjach sonochemicznych. Zastosowanie kinetyki konkurencyjnej. Polimery, 50(1), 29–36. Pobrano z https://polimery.ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/1605

Bibliografia

Suslick K. S., Hammerton D. A., Cline R. E. J.: J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5641.

2. Flint E. B., Suslick K. S.: Science 1991, 253, 1397. POLIMERY 2005, 50, nr 1 35

3. von Sonntag C.: “The Chemical Basis of Radiation Biology”, Taylor and Francis, London 1987.

4. Basedow A. M., Ebert K. H.: Adv. Polym. Sci. 1977, 22, 83.

5. Malhorta S. L.: J. Macromol. Sci. -Chem. 1982, A17, 601.

6. Malhorta S. L.: J. Macromol. Sci. -Chem. 1986, A23, 729.

7. Henglein A., Gutierrez M.: J. Phys. Chem. 1988, 92, 3705.

8. Price G. J., Smith P. F.: Polymer 1993, 34, 4111.

9. Price G. J.,West P. J., Smith P. F.: Ultrasonics Sonochem. 1994, 1, 51.

10. Alegria A. E., Lion Y., Kondo T., Riesz P.: J. Phys. Chem. 1989, 93, 4908.

11. Mason T. J.: Ultrasonics 1987, 25, 5.

12. Dinno M. A., Al-Karmi A.M., Stoltz D. A.,Matthews J. C., Crum L. A.: Membrane Biochem. 1993, 10, 237.

13. Orvisky E., Soltes L., Chabrecek P., Novak I., Stancikova M.: Chromatographia 1993, 37, 20.

14. Tanigawa M., Mukaiyama N., Shimokubo S., Wakabayashi K., Fujita Y., Fukudome K., Yamaoka K.: Polym. (Tokyo) 1994, 26, 291.

15. Suslick K. S., Grinstaff M. W., Kolbeck K. J., Wong M.: Ultrasonics Sonochem. 1994, 1, 65.

16. Koda S., Suzuki A., Nomura H.: Polym. J. (Tokyo) 1995, 27, 1144.

17. Tauber A.: “Mechanistische Untersuchungen zur Sonolyse organischer Verbindungen in wäßriger Lösung”, Thesis, Ruhr-Universität, Bochum, 1998.

18. Fricke H., Hart E. J.: J. Chem. Phys. 1935, 3, 60.

19. Broszkiewicz R.: “Chemiczne metody dozymetrii promieniowania jonizuj¹cego”, WNT, Warsaw 1971.

20. Buxton G. V., Greenstock C. L., Helman W. P., Ross A. B.: J. Phys. Chem. Ref. Data 1988, 17, 513.

21. Behzadi A., Borgwardt U., Henglein A., Schamberg E., Schnabel W.: Ber. Bunsenges. Phys. Chemie 1970, 74, 649.

22. Behzadi A., Schnabel W.: Macromolecules 1973, 6, 824.

23. Matheson M. S., Mamou A., Silverman J., Rabani J.: J. Phys. Chem. 1973, 77, 2420.

24. Ulanski P., Zainuddin, Rosiak J. M.: Radiat. Phys. Chem. 1995, 46, 913.

25. Ulanski P., von Sonntag C.: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 2000, 2022.

26. von Sonntag C., Mark G., Tauber A., Schuchmann H.-P.: Adv. Sonochem. 1999, 5, 109.

27. Fang X., Mark G., von Sonntag C.: Ultrasonics Sonochem. 1996, 3, 57.

28. Mark G., Tauber A., Laupert R., Schuchmann H.-P., Schulz D.,Mues A., von Sonntag C.: Ultrasonics Sonochem. 1998, 5, 41.

29. Rokita B.: “Influence of hydrophobicity on the sonolytical reactivity of polymers in aqueous solutions”, Thesis, Technical University of Lodz, Poland, 2003.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

B. Rokita polimery@ichp.pl

Afiliacja
Technical University of Łódź, Institute of Applied Radiation Chemistry, ul. Wróblewskiego 15, 93-590, Poland

P. Ulański

Afiliacja
Technical University of Łódź, Institute of Applied Radiation Chemistry, ul. Wróblewskiego 15, 93-590, Poland