Широкополосная акустическая резонансная спектроскопия растворения - Википедия - Broadband acoustic resonance dissolution spectroscopy

Широкополосная акустическая резонансная спектроскопия растворения (также известный как BARDS) - методика, разработанная в конце 2000-х годов.^[1], который используется в аналитическая химия. Включает в себя анализ изменений звука частота генерируется, когда растворенное вещество растворяется в растворитель, используя эффект горячего шоколада впервые описан Фрэнком С. Кроуфордом.

Этот метод частично основан на разнице растворимости газа в чистых растворителях и растворах. Растворение соединения в чистом растворителе приводит к образованию пузырьков газа в растворителе из-за снижения растворимости газа в полученном растворе, а также введения газов с растворенным веществом. Наличие этих пузырьков газа увеличивает сжимаемость раствора, тем самым снижая скорость звука в растворе. Этот эффект можно контролировать с помощью изменения частоты акустических резонансов, которые механически возникают в растворителе.

Принципы ответа BARDS

Вода примерно в 800 раз плотнее воздуха. Однако воздух примерно в 15 000 раз сжимаемее воды. Скорость звука, υ, в однородной жидкости или газе определяется следующим уравнением:

${ displaystyle upsilon = { frac {1} { sqrt {K rho}}}}$

где ρ - массовая плотность, а K - сжимаемость газа или жидкости. K задается как:

${ displaystyle K = { frac { left ({dV over dp} right)} {V}}}$

где V - объем среды, а dV - уменьшение объема из-за увеличения давления dp звуковой волны. Когда вода заполнена пузырьками воздуха, плотность жидкости по существу равна плотности воды, и воздух будет вносить значительный вклад в сжимаемость. Кроуфорд вывел соотношение между относительным объемом пузырьков и скоростью звука в воде и, следовательно, частотой звука в воде, представленной как.^[2]

${ displaystyle { upsilon _ {w} over upsilon} = {f_ {w} over f} = {(1+ alpha V_ {a})} ^ {1 over 2}}$

куда υ_ш и υ - скорости звука в чистой и пузырьковой воде соответственно, ж_ш и ж - частоты звука в чистой и пузырьковой воде соответственно, V_а определяется как фракционный объем, занимаемый пузырьками газа, а α является константой. Когда растворителем является вода, а газ - воздух, величина α равно 1,49 × 10⁴.

Эффект изменения плотности раствора и сжимаемости раствора является аддитивным и усиливает явление, вызывая значительное уменьшение скорости звука и, следовательно, значительное уменьшение частоты звука, проходящего через аэрированный раствор.

Приложения

BARDS обладает значительным потенциалом как аналитический метод. На данный момент исследованы следующие приложения:

• Анализ согласованности партий^[3]
• Анализ однородности смеси^[4]
• Полиморфная и псевдополиморфная дискриминация^[3]
• Контроль перенасыщения растворов и скорости дегазации^[5]

Смотрите также

• В Эффект горячего шоколада, физическое явление, на котором основана техника.
• Акустическая резонансная спектроскопия

Рекомендации