Širokopásmová spektroskopie rozpouštění akustické rezonance - Broadband acoustic resonance dissolution spectroscopy - Wikipedia

Širokopásmová spektroskopie rozpouštění akustické rezonance (také známý jako BARDS) je technika vyvinutá v pozdních 2000s^[1], který se používá v analytická chemie. Zahrnuje analýzu změn zvuku frekvence generováno, když rozpuštěná látka rozpouští se v a solventní tím, že využije efekt horké čokolády poprvé popsal Frank S. Crawford.

Tato technika je částečně založena na rozdílu rozpustnosti plynu v čistých rozpouštědlech a v roztocích. Rozpuštění sloučeniny v čistém rozpouštědle má za následek tvorbu plynových bublin v rozpouštědle v důsledku snížení rozpustnosti plynů ve výsledném roztoku, stejně jako zavedení plynů s rozpuštěnou látkou. Přítomnost těchto plynových bublin zvyšuje stlačitelnost řešení, čímž se sníží rychlost zvuku v řešení. Tento účinek lze sledovat pomocí změny frekvence akustických rezonancí, které jsou mechanicky vytvářeny v rozpouštědle.

Principy odpovědi BARDS

Voda je přibližně 800krát hustší než vzduch. Vzduch je však stlačitelný přibližně 15 000krát více než voda. Rychlost zvuku, υ, v homogenní kapalině nebo plynu je dán následující rovnicí:

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

kde ρ je hmotnostní hustota a K stlačitelnost plynu nebo kapaliny. K je uveden jako:

${ displaystyle K = { frac { doleva ({dV přes dp} doprava)} {V}}}$

kde V je objem média a dV je pokles objemu v důsledku zvýšení tlaku dp zvukové vlny. Když je voda naplněna vzduchovými bublinami, hustota kapaliny je v podstatě hustota vody a vzduch významně přispěje ke stlačitelnosti. Crawford odvodil vztah mezi dílčím objemem bublin a rychlostí zvuku ve vodě, a tedy i frekvenci zvuku ve vodě, danou jako.^[2]

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

kde υ_w a υ jsou rychlosti zvuku v čisté, respektive bublinkové vodě, F_w a F jsou frekvence zvuku v čisté, respektive bublinové vodě, V_A je definován jako zlomkový objem obsazený bublinami plynu a α je konstanta. Pokud je rozpouštědlem voda a plynem vzduch, hodnota α je 1,49 × 10⁴.

Účinek změn v hustotě roztoku a stlačitelnosti roztoku je aditivní a zesiluje jev, což způsobuje významné snížení rychlosti zvuku, a proto významné snížení frekvence zvuku procházejícího provzdušněným roztokem.

Aplikace

BARDS má významný potenciál jako analytická technika. Dosud zkoumané aplikace zahrnují:

• Dávková analýza konzistence^[3]
• Analýza uniformity směsi^[4]
• Polymorfní a pseudopolymorfní diskriminace^[3]
• Monitorování přesycení řešení a rychlosti odplyňování^[5]

Viz také

• The Efekt horké čokolády, fyzikální jev, na kterém je tato technika založena.
• Akustická rezonanční spektroskopie

Reference