Sonochemistry
کیمسٹری میں، سونو کیمسٹری کے مطالعہ کا تعلق مائعوں میں صوتی نالی کی تشکیل میں الٹراساؤنڈ کے اثر کو سمجھنے سے ہے، جس کے نتیجے میں محلول میں کیمیائی سرگرمی کا آغاز یا اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، الٹراساؤنڈ کے کیمیائی اثرات حل میں موجود مالیکیولز کے ساتھ الٹراسونک صوتی لہر کے براہ راست تعامل سے نہیں آتے ہیں۔ مائعوں کے ذریعے سفر کرنے والی صوتی لہروں کے اثر کی اطلاع سب سے پہلے 1927 میں رابرٹ ولیمز ووڈ (1868-1955) اور الفریڈ لی لومس (1887-1975) نے دی تھی۔ یہ تجربہ اس توانائی کی تعدد کے بارے میں تھا جو صوتی لہروں کو پانی کی رکاوٹ میں "گھسنے" میں لگا۔ وہ اس نتیجے پر پہنچے کہ آواز پانی میں تیزی سے سفر کرتی ہے، لیکن زمین کے ماحول کے مقابلے میں پانی کی کثافت کی وجہ سے صوتی لہروں کو اپنی توانائی کو پانی میں جوڑنا ناقابل یقین حد تک مشکل تھا۔ اچانک کثافت میں تبدیلی کی وجہ سے، زیادہ تر توانائی ضائع ہو جاتی ہے، جیسے شیشے کے ٹکڑے کی طرف ٹارچ لائٹ چمکانا ؛ کچھ روشنی شیشے میں منتقل ہو جاتی ہے، لیکن اس کا زیادہ تر حصہ باہر کی طرف عکاسی کرنے سے ضائع ہو جاتا ہے۔ اسی طرح ہوا اور پانی کے انٹرفیس کے ساتھ، تقریبا تمام آواز پانی میں منتقل ہونے کے بجائے اس سے جھلکتی ہے۔ کافی تحقیق کے بعد انہوں نے فیصلہ کیا کہ پانی میں آواز کو منتشر کرنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ آواز کے ساتھ ساتھ بلبلے بھی بنائے جائیں۔ ایک اور مسئلہ یہ تھا کہ کم تعدد والی لہروں کو بلبلوں کی دیواروں میں گھسنے اور بلبلے کے ارد گرد پانی تک رسائی حاصل کرنے میں لگنے والے وقت کا تناسب اس وقت کے مقابلے میں تھا جو اس مقام سے پانی کے جسم کے دوسرے سرے پر موجود مقام تک تھا۔ لیکن اس مضمون کے انقلابی نظریات کے باوجود اس پر زیادہ تر کسی کا دھیان نہیں گیا۔ سونو کیمسٹری نے 1980 کی دہائی میں اعلی شدت والے الٹراساؤنڈ کے سستے اور قابل اعتماد جنریٹرز کی آمد کے ساتھ نشاۃ ثانیہ کا تجربہ کیا، جن میں سے زیادہ تر پیزو الیکٹرک عناصر پر مبنی تھے۔ جسمانی اصول الٹراسونک تعدد پر مائع کے ذریعے پھیلنے والی صوتی لہروں کی طول موج سالماتی طول و عرض یا مالیکیول میں ایٹموں کے درمیان بانڈ کی لمبائی سے کئی گنا زیادہ ہوتی ہے۔ لہذا، صوتی لہر بانڈ کی کمپن توانائی کو براہ راست متاثر نہیں کر سکتی، اور اس وجہ سے کسی مالیکیول کی اندرونی توانائی کو براہ راست نہیں بڑھا سکتی۔ اس کے بجائے، سونو کیمسٹری صوتی کھوکھلی سے پیدا ہوتی ہے: مائع میں بلبلوں کی تشکیل، نشوونما، اور پھسلن۔ ان بلبلوں کا گرنا ایک تقریبا اڈیبیٹک عمل ہے، جس کے نتیجے میں بلبلے کے اندر توانائی کی بڑے پیمانے پر تعمیر ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں صوتی مائع کے خوردبین علاقے میں انتہائی زیادہ درجہ حرارت اور دباؤ پیدا ہوتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کے نتیجے میں بلبلے کے اندر یا اس کے بہت قریب کسی بھی مادے کی کیمیائی حوصلہ افزائی ہوتی ہے کیونکہ یہ تیزی سے پھٹ جاتا ہے۔ صوتی کھوکھلی کے نتیجے میں مختلف قسم کے نتائج سامنے آسکتے ہیں جن میں سونولیومینسینس، بنیادی اور ثانوی ریڈیکل رد عمل کی تشکیل کی وجہ سے محلول میں کیمیائی سرگرمی میں اضافہ، اور نئی، نسبتا مستحکم کیمیائی پرجاتیوں کی تشکیل کے ذریعے کیمیائی سرگرمی میں اضافہ ہوتا ہے جو کیمیائی اثرات پیدا کرنے کے لیے محلول میں مزید پھیل سکتے ہیں (مثال کے طور پر، جب پانی الٹراساؤنڈ کے سامنے آتا ہے تو گرنے والے بلبلوں کے اندر پانی کے بخارات کی علیحدگی کے بعد دو ہائیڈروکسیل ریڈیکلز کے امتزاج سے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کی تشکیل)۔ تیز شدت والی آواز یا الٹراساؤنڈ کے ساتھ تابکاری پر، صوتی کھوکھلی عام طور پر ہوتی ہے۔ کیویٹیشن-آواز کے ساتھ تابکاری والے بلبلوں کی تشکیل، نشوونما، اور پھٹنا-سونو کیمسٹری اور سونولیومینسینس کا محرک ہے۔ مائعوں میں بلبلے کے گرنے سے مائع حرکت کی حرکی توانائی کو بلبلے کے مواد کو گرم کرنے میں تبدیل کرنے سے بہت زیادہ توانائی پیدا ہوتی ہے۔ کھوپڑی کے دوران بلبلوں کا دباؤ تھرمل ٹرانسپورٹ سے زیادہ تیز ہوتا ہے، جو ایک قلیل مدتی مقامی گرم مقام پیدا کرتا ہے۔ تجرباتی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ان بلبلوں کا درجہ حرارت تقریبا 5000 K، تقریبا 1000 اے ٹی ایم کا دباؤ، اور حرارتی اور ٹھنڈک کی شرح 1010 K/s سے زیادہ ہے۔ یہ cavitations دوسری صورت میں سرد مائع میں انتہائی جسمانی اور کیمیائی حالات پیدا کر سکتے ہیں. ٹھوسوں پر مشتمل مائعوں کے ساتھ، الٹراساؤنڈ کی نمائش کے ساتھ اسی طرح کے مظاہر ہو سکتے ہیں۔ ایک بار جب کھوپڑی ایک توسیع شدہ ٹھوس سطح کے قریب واقع ہوتی ہے، تو کھوپڑی کا گرنا غیر سطحی ہوتا ہے اور مائع کے تیز رفتار جیٹ طیاروں کو سطح پر لے جاتا ہے۔ یہ جیٹ طیارے اور اس سے وابستہ شاک لہریں اب انتہائی گرم سطح کو نقصان پہنچا سکتی ہیں۔ مائع-پاؤڈر معطلی تیز رفتار انٹر پارٹیکل تصادم پیدا کرتی ہے۔ یہ تصادم سطح کی مورفولوجی، ساخت اور رد عمل کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ سونو کیمیکل رد عمل کی تین کلاسیں موجود ہیں: مائعوں کی یکساں سونو کیمسٹری، مائع-مائع یا ٹھوس-مائع نظاموں کی متنوع سونو کیمسٹری، اور، مذکورہ بالا، سونو کیٹالیسس (الٹراساؤنڈ کے ساتھ کیمیائی رد عمل کی شرح کو بڑھانا یا بڑھانا) کے ساتھ اوور لیپ کرنا۔ سونولیومینسینس اسی کیویٹیشن مظاہر کا نتیجہ ہے جو یکساں سونو کیمسٹری کے لیے ذمہ دار ہیں۔ الٹراساؤنڈ کے ذریعے رد عمل کے کیمیائی اضافے کی کھوج کی گئی ہے اور اس کے مخلوط مرحلے کی ترکیب، مواد کی کیمسٹری، اور بائیو میڈیکل استعمال میں فائدہ مند استعمال ہیں۔ چونکہ cavitation صرف مائعوں میں ہو سکتا ہے، کیمیائی رد عمل ٹھوس یا ٹھوس گیس کے نظام کی الٹراسونک تابکاری میں نہیں دیکھا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، کیمیائی حرکیات میں، یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ الٹراساؤنڈ متعدد نظاموں میں کیمیائی رد عمل کو ایک ملین گنا تک بڑھا سکتا ہے ؛ مؤثر طریقے سے متنوع اتپریرک کو چالو کرنے کے لیے کام کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، مائع ٹھوس انٹرفیس پر رد عمل میں، الٹراساؤنڈ ٹھوس ٹکڑوں کو توڑ دیتا ہے اور سطحوں کے قریب cavitation سے مائکرو جیٹ پٹنگ کے ذریعے فعال صاف سطحوں کو بے نقاب کرتا ہے اور قریبی cavitation کے گرنے سے ٹھوسوں کے ٹکڑے ٹکڑے سے۔ یہ ٹھوس رد عمل کو رد عمل کے آگے بڑھنے کے لیے فعال سطحوں کا ایک بڑا سطحی رقبہ دیتا ہے، جس سے رد عمل کی مشاہدہ شدہ شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ اگرچہ الٹراساؤنڈ کا اطلاق اکثر مصنوعات کے مرکب پیدا کرتا ہے، لیکن جریدے نیچر میں 2007 میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں الٹراساؤنڈ کے استعمال کو ایک مخصوص سائکلوبوٹین رنگ اوپننگ رد عمل کو منتخب طور پر متاثر کرنے کے لیے بیان کیا گیا ہے۔ اٹل کمار نے الٹراساؤنڈ کا استعمال کرتے ہوئے آبی مائیکلز میں کثیر اجزاء کے رد عمل ہنٹزش ایسٹر کی ترکیب کی اطلاع دی ہے۔ پانی کے کچھ آلودگیوں، خاص طور پر کلورینیٹڈ نامیاتی مرکبات کو سونو کیمیکل طریقے سے تباہ کیا جا سکتا ہے۔ سونو کیمسٹری کو غسل (عام طور پر الٹراسونک صفائی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے) یا ہائی پاور پروب کے ساتھ انجام دیا جا سکتا ہے، جسے الٹراسونک ہارن کہا جاتا ہے، جو پانی میں پیزو الیکٹرک عنصر کی توانائی کو ایک (عام طور پر چھوٹے) مقام پر مرکوز کرتا ہے۔ سونو کیمسٹری کو ایسی دھاتوں کو ویلڈ کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے جن میں شامل ہونا عام طور پر ممکن نہیں ہوتا، یا دھات کی سطح پر نئی مرکب دھاتوں کی تشکیل ہوتی ہے۔ اس کا تعلق ایلومینیم ورق کی شیٹ کا استعمال کرتے ہوئے الٹراسونک کلینرز کو انشانکن کرنے اور سوراخوں کی گنتی کے طریقہ کار سے ہے۔ بنے ہوئے سوراخ سطح کے قریب cavitation کے نتیجے میں مائکرو جیٹ پٹنگ کا نتیجہ ہیں، جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے۔ ایلومینیم ورق کے پتلے پن اور کمزوری کی وجہ سے، کھوکھلی جلد ہی ورق کے ٹکڑے ٹکڑے اور تباہی کا باعث بنتی ہے۔ الٹراساؤنڈ سونکیشن الٹراسونکس الٹراسونک ہوموجینائزر ہوموجینائزیشن (کیمسٹری) سونو الیکٹرو کیمسٹری کینتھ ایس سسلیک حوالہ جات بیرونی روابط الٹراساؤنڈ کے کیمیائی اور جسمانی اثرات پروفیسر کے ایس سسلیک سونو کیمسٹری-مختصر جائزہ اور حالیہ ادب سونو کیمسٹری: گریگوری چیٹل کے ذریعہ گرین کیمسٹری کے نئے مواقع (یونیورسٹی سیوئی مونٹ بلینک، فرانس) جسمانی مظاہر کیمسٹری کوانٹم کیمسٹری فلوڈ ڈائنامکس الٹراساؤنڈ صوتیات