二 水相中的声化学

① 刊于 1988 年第 3 卷第 4 期第 6 页

应用超声的早期工作，大多在水相中进行。超声可以使水相中产生过氧化氢和氢气，有些溶质在超声作用下的氧化和它在辐照下的初级化学作用相似，证明了在超声作用下，水分解成为氢氧自由基和氢原子。有趣的是，甲烷和乙烷的饱和水溶液在超声作用下，可以检测到甲醛和乙酸的存在，不过产率很低。

有机卤化物，例如 CH2Cl2，CHCl3 及 CCl4 在水介质中，接受超声作用使碳氯键断裂生成自由基的难易程度及自由基的稳定性顺序，与这些化合物的光解结果相同。

因为水是生命体系中无所不在的介质，这可能是水相声化学发展远远超前于非水液相声化学的重要原因。对像蛋白质、酶等生物分子的声化学研究表明，声致氧化还原作用是导致很多简单产物的主要机制。例如

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对嘧啶、嘌呤、吡咯及卟啉等分子进行超声处理后，可明显地观察到其紫外吸收光谱的变化，说明产生了声化学效应。虽然尚缺乏定量的研究结果，但已可肯定高能超声将对生物体系产生有害的作用。

用超声作用于溶有苯的水溶液，可以检测到苯酚、苯二酚、乙炔、二乙炔的存在。特别值得提到的是还可检测到含氮有机物的生成，亦即在上述水相体系中，超声场对溶于水中的氮气竟起了固氮的作用！此外， 超声还可以使公认的致癌物苯并芘变成无害的其他物质。并已证实，碳水化合物、多羟基化合物、脂肪酸和生物碱在超声作用下，都可形成用紫外吸收光谱能检测出来的产物。

对酸催化酯类水解的研究表明，超声可以加快水解速率，但其作用与体系温度成反比。例如苯甲酸甲酯和二甲苯甲酸甲酯的碱催化水解， 超声的作用最为明显。

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在常温下，超声一般只能使反应速率增大百分之几至几十。而当温度下降时，对反应速率的影响往往更大。通常，用溶剂结构在超声场作用下发生破坏来解释超声对反应的加速作用，实际上声促反应的机制并未完全了解。