Борис Кудрявцев - О неслышимых звуках

Подействовав каким-либо химическим окислителем, мы можем заставить осадок раствориться, снова превратив образовавшуюся каломель в сулему.

Это доказывает, что под действием ультразвука действительно произошло химическое превращение, обратное окислению, — восстановление.

Что же является причиной химических изменений, происходящих под действием ультразвука?

Разрежения, возникающие в мощной ультразвуковой волне, как мы уже говорили, могут быть настолько велики, что жидкость не выдержит и разорвется, образуя множество микроскопических пузырьков. Возникает кавитация.

Внутри возникших при кавитации пузырьков, помимо паров воды и воздуха, находятся также мельчайшие капельки воды, которые отрываются от ее поверхности в момент разрыва.

Целый ряд наблюдений говорит о том, что стенки кавитационного пузырька и капельки, находящиеся внутри него, заряжены разноименным электричеством. При сжатии пузырьков их размеры резко уменьшаются и заряды оказываются расположенными на пузырьках очень малых размеров. В результате этого электрическое напряжение сильно возрастает. Между стенками кавитационных пузырьков и капельками, находящимися внутри них, происходят электрические разряды, напоминающие микроскопические молнии (рис. 26).

Эти электрические разряды и являются одной из главных причин химического действия ультразвука.

Способность электрического разряда вызывать химические превращения можно наблюдать и в обыденной жизни. Так, во время грозы в воздухе обычно возникает своеобразный запах, который объясняется присутствием особого газа — озона, образовавшегося под действием электрического разряда молнии.

Электрические разряды, происходящие в кавитационных пузырьках, вызывают сложные химические превращения.

Молекула воды, представляющая собой соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода, распадается на атом водорода и так называемый гидроксильный радикал, состоящий из одного атома кислорода и одного атома водорода.

Если молекула воды химически малоактивна, то атом водорода и гидроксильный радикал чрезвычайно активно вступают в химические реакции. Именно поэтому и происходит выделение свободного иода из раствора иодистого калия, а также образование каломели из раствора сулемы.

Кроме того, вода обычно содержит большое количество растворенных газов, главным образом кислорода и азота. Налейте в стакан из крана холодной воды, дайте ей постоять в теплой комнате, и вы увидите, что, как только вода согреется, стенки стакана покроются пузырьками выделившегося из воды газа.

Под действием электрического разряда, происходящего в кавитационных пузырьках, молекулы этих газов переходят в особое «активное» состояние и энергично вступают в различные химические реакции.

В результате взаимодействия активных молекул растворенных в воде газов и частиц, образовавшихся при распаде молекул воды, возникает ряд новых химических соединений. Хотя количества вновь возникших веществ очень невелики, химики все же сумели определить их состав. Наиболее важными из них являются перекись водорода и азотная кислота.

Молекула перекиси водорода содержит на один атом кислорода больше, чем молекула воды. Азотная кислота — довольно сложное соединение, в ее состав входят азот, кислород и водород.

Образование перекиси водорода является одной из главных причин окислительного действия ультразвука, такого, например, как разложение иодистого калия.

Разложение иодистого калия нашло себе недавно интересное применение: с его помощью удалось сделать ультразвуковые волны видимыми.

Для этой цели приготовляют специальный звукочувствительный раствор, содержащий крахмал, иодистый калий, а также незначительное количество других веществ, повышающих чувствительность раствора к звуку.

Под действием ультразвука из иодистого калия выделяется свободный иод, иод взаимодействует с крахмалом, и вся жидкость приобретает темно-синюю окраску.

Если приготовить из тончайшей пластической массы набор ячеек наподобие пчелиных сот и наполнить их звукочувствительным раствором, мы получим ультразвуковой растр. Теперь можно следить за распространением ультразвука, расположив растр на его пути. Там, где ультразвук будет проникать в ячейки, он будет вызывать появление окраски, так что границы ультразвукового луча будут резко очерчены.