Sonochimie : définition et propriétés

 Domaine de la chimie qui étudie les effets des ondes ultrasonores sur les réactions chimiques.
 Les ultrasons en se propageant dans un liquide produisent un phénomène physique appelé cavitation, qui se traduit par la croissance de petites bulles de gaz grossissant jusqu'à une taille critique et implosant violemment. Le temps d’implosion est de l’ordre de la microseconde et avec pour conséquence des conditions locales de température et de pression extrêmes : plusieurs milliers de degrés et plusieurs centaines d’atmosphères. Cette énergie ponctuelle ainsi libérée peut être utilisée par des réactifs présents dans le liquide, et donner lieu à une réaction chimique, chaque bulle est assimilable à un microréacteur à haute température. La présence de gaz, la température et la viscosité du liquide impactent fortement le phénomène de cavitation. La concentration d’énergie s’accompagne parfois d’émissions de lumière par les bulles de cavitation, on nomme ce phénomène la sonoluminescence.
 La sonochimie décrit les processus chimiques et physiques qui se produisent en solution grâce à l'énergie des ultrasons.
 Si les effets physiques des ultrasons et de la cavitation (découpage, soudage et nettoyage de surface) font l'objet de multiples applications industrielles, le domaine de la chimie induite par cavitation acoustique, la sonochimie, est à ce jour peu développé [AF6310]. Malgré tout, la technique est en plein essor affichant des applications variées dans les domaines de la chimie de synthèse organique [K1250], de la préparation de matériaux, du traitement de problèmes environnementaux et de l'électrochimie. Citons quelques exemples.
La sonochimie permet très simplement d’organiser et de modifier des nano-, micro- et macrostructures minérales, organiques et polymères.
Les microcourants violents qui résultent de l'implosion de la bulle, aussi bien que les gradients de pression, favorisent les opérations de cristallisation. La formation des germes de cristallisation s’en trouve facilitée, la croissance est rapide. Les cristaux qui s'obtiennent sous ultrasons sont homogènes, de petite taille et de très grande pureté.
Les variations de la pression acoustique, ainsi que l'onde de choc de la cavitation, entraînent des lyses cellulaires et détruisent les micro-organismes. La cavitation ultrasonore permet d'éliminer efficacement certains polluants organiques de l’eau.
L'utilisation de la sonochimie présente malgré tout certaines limitations, dont la reproductibilité des résultats fortement dépendante des appareillages utilisés, et la difficulté d’instaurer un champ ultrasonore homogène.