ในวิชาเคมีการศึกษาเคมีเสียงเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจผลของคลื่นเสียงอัลตราซาวนด์ในการก่อตัวของโพรงอากาศอะคูสติ ก ในของเหลว ซึ่งส่งผลให้เกิดการเริ่มต้นหรือเพิ่มกิจกรรมทางเคมีในสารละลาย^{[ 1 ]}ดังนั้น ผลทางเคมีของคลื่นเสียงอัลตราซาวนด์จึงไม่ได้มาจากการโต้ตอบโดยตรงของคลื่นเสียงอัลตราโซนิกกับโมเลกุลในสารละลาย

อิทธิพลของคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านของเหลวได้รับการรายงานครั้งแรกโดยโรเบิร์ต วิลเลียมส์ วูด (1868–1955) และอัลเฟรด ลี ลูมิส (1887–1975) ในปี 1927 การทดลองนี้เกี่ยวกับความถี่ของพลังงานที่คลื่นเสียงใช้ในการ "ทะลุผ่าน" กำแพงน้ำ เขาได้ข้อสรุปว่าเสียงเดินทางได้เร็วกว่าในน้ำ แต่เนื่องจากความหนาแน่น ของน้ำเมื่อเทียบกับ ชั้นบรรยากาศของโลกทำให้ยากมากที่จะทำให้คลื่นเสียงถ่ายทอดพลังงานเข้าไปในน้ำได้ เนื่องจากความหนาแน่นที่เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน พลังงานส่วนใหญ่จึงสูญเสียไป คล้ายกับการส่องไฟฉายไปที่กระจก แสงบางส่วนทะลุผ่านกระจก แต่ส่วนใหญ่จะสะท้อนออกไปด้านนอก ในทำนองเดียวกันกับส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับน้ำ เสียงเกือบทั้งหมดจะสะท้อนออกจากน้ำแทนที่จะทะลุผ่านเข้าไป หลังจากทำการวิจัยอย่างมาก พวกเขาจึงตัดสินใจว่าวิธีที่ดีที่สุดในการกระจายเสียงลงในน้ำคือการสร้างฟองอากาศพร้อมๆ กับเสียง ปัญหาอีกประการหนึ่งคืออัตราส่วนของระยะเวลาที่คลื่นความถี่ต่ำใช้ในการทะลุผ่านผนังฟองอากาศและเข้าถึงน้ำรอบฟองอากาศ เมื่อเทียบกับระยะเวลาจากจุดนั้นไปยังจุดปลายอีกด้านหนึ่งของมวลน้ำ แต่ถึงแม้จะมีแนวคิดที่ปฏิวัติวงการในบทความนี้ แต่กลับไม่ค่อยมีใครสังเกตเห็น^{[ 2 ]} เคมีเสียงได้กลับมาเฟื่องฟูอีกครั้งในช่วงทศวรรษ 1980 ด้วยการเกิดขึ้นของเครื่องกำเนิดคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงราคาไม่แพงและเชื่อถือได้ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ส่วนประกอบเพียโซอิเล็กทริก เป็นหลัก ^{[ 3 ]}

คลื่นเสียงที่แพร่กระจายผ่านของเหลวที่ความถี่อัลตราโซนิกมีความยาวคลื่นยาวกว่ามิติของโมเลกุลหรือความยาวพันธะระหว่างอะตอมในโมเลกุลหลายเท่า ดังนั้นคลื่นเสียงจึงไม่สามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อพลังงานการสั่นของพันธะ และจึงไม่สามารถเพิ่มพลังงานภายในของโมเลกุลได้โดยตรง^{[ 4 ] [ 5 ]}ในทางกลับกัน เคมีเสียงเกิดขึ้นจาก การเกิด โพรงอากาศ อะคูสติก : การก่อตัว การเติบโต และการยุบตัวแบบระเบิดของฟองอากาศในของเหลว^{[ 3 ]}การยุบตัวของฟองอากาศเหล่านี้เป็นกระบวนการเกือบจะเป็นอะเดียแบติกส่งผลให้เกิดการสะสมพลังงานจำนวนมากภายในฟองอากาศ ส่งผลให้เกิดอุณหภูมิและความดันสูงมากในบริเวณขนาดเล็กของ ของเหลว ที่ได้รับคลื่นเสียงอุณหภูมิและความดันสูงส่งผลให้เกิดการกระตุ้นทางเคมีของสสารใด ๆ ภายในหรือใกล้กับฟองอากาศมากขณะที่มันยุบตัวอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์ โพรงอากาศที่เกิดจากคลื่นเสียงสามารถก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่หลากหลายรวมถึง ปรากฏการณ์เรืองแสงจากคลื่นเสียง (sonoluminescence ) การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมทางเคมีในสารละลายเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระปฐมภูมิและทุติยภูมิ และการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมทางเคมีผ่านการก่อตัวของสารเคมีชนิดใหม่ที่มีความเสถียรค่อนข้างสูง ซึ่งสามารถแพร่กระจายไปยังสารละลายได้มากขึ้นเพื่อสร้างผลกระทบทางเคมี (ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จากการรวมตัวของอนุมูลไฮดรอกซิล สองตัว หลังจากการแตกตัวของไอน้ำภายในฟองอากาศที่ยุบตัวลงเมื่อน้ำสัมผัสกับคลื่นอัลตราซาวนด์)

เมื่อได้รับรังสีจากเสียงที่มีความเข้มสูงหรือคลื่นอัลตราซาวนด์ มักจะเกิดการเกิดโพรงอากาศจากเสียง (acoustic cavitation) การเกิดโพรงอากาศ – การก่อตัว การเติบโต และการยุบตัวของฟองอากาศที่ได้รับรังสีจากเสียง – เป็นแรงผลักดันให้เกิดเคมีเสียง (sonochemistry) และการเรืองแสงเสียง (sonoluminescence ) ^{[ 6 ]} การยุบตัวของฟองอากาศในของเหลวทำให้เกิดพลังงานมหาศาลจากการแปลงพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของของเหลวไปเป็นการให้ความร้อนแก่เนื้อหาภายในฟองอากาศ การบีบอัดของฟองอากาศในระหว่างการเกิดโพรงอากาศนั้นเร็วกว่าการถ่ายเทความร้อน ซึ่งทำให้เกิดจุดร้อนเฉพาะที่ที่มีอายุสั้น ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าฟองอากาศเหล่านี้มีอุณหภูมิประมาณ 5000 K ความดันประมาณ 1000 atm และอัตราการให้ความร้อนและการเย็นตัวสูงกว่า 10 ¹⁰ K/s ^{[ 7 ] [ 8 ]} การเกิดโพรงอากาศเหล่านี้สามารถสร้างสภาวะทางกายภาพและเคมีที่รุนแรงในของเหลวที่เย็นได้

ในกรณีของของเหลวที่มีของแข็งอยู่ด้วย ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันอาจเกิดขึ้นได้เมื่อสัมผัสกับคลื่นอัลตราซาวนด์ เมื่อเกิดโพรงอากาศใกล้กับพื้นผิวของแข็งที่ขยายออก การยุบตัวของโพรงอากาศจะไม่เป็นทรงกลมและผลักดันให้ของเหลวพุ่งเป็นลำด้วยความเร็วสูงไปยังพื้นผิว^{[ 6 ]} ลำของเหลวเหล่านี้และคลื่นกระแทกที่เกี่ยวข้องสามารถสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวที่ร้อนจัดได้ สารแขวนลอยของของเหลวและผงทำให้เกิดการชนกันระหว่างอนุภาคด้วยความเร็วสูง การชนกันเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงสัณฐานวิทยาองค์ประกอบ และปฏิกิริยา ของพื้นผิวได้ ^{[ 9 ]}

ปฏิกิริยาโซโนเคมีมี 3 ประเภท ได้แก่ โซโนเคมี แบบเอกพันธ์ของของเหลว โซโนเคมี แบบไม่เอกพันธ์ของระบบของเหลว-ของเหลวหรือของแข็ง-ของเหลว และโซโนคะตาลิซิส (การเร่งปฏิกิริยาหรือการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์) ซึ่ง ทับซ้อนกับที่กล่าวมาข้างต้น ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}โซโนลูมิเนสเซนซ์เป็นผลมาจากปรากฏการณ์คาวิตาชันแบบเดียวกันกับที่ทำให้เกิดโซโนเคมีแบบเอกพันธ์^{[ 5 ] [ 13 ] [ 14 ]}การเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีของปฏิกิริยาด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ได้รับการสำรวจและมีประโยชน์ในด้านการสังเคราะห์เฟสผสม เคมีวัสดุ และ การใช้งาน ทางชีวการแพทย์เนื่องจากคาวิตาชันเกิดขึ้นได้เฉพาะในของเหลวเท่านั้น จึงไม่พบปฏิกิริยาเคมีในการฉายรังสีอัลตราโซนิกของของแข็งหรือระบบของแข็ง-ก๊าซ

ตัวอย่างเช่น ในจลนศาสตร์เคมีพบว่าคลื่นอัลตราซาวนด์สามารถเพิ่มปฏิกิริยาเคมีในระบบต่างๆ ได้มากถึงล้านเท่า^{[ 15 ]}ซึ่งทำหน้าที่กระตุ้น ตัวเร่งปฏิกิริยา แบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ในปฏิกิริยาที่ส่วนต่อประสานของของเหลวและของแข็ง คลื่นอัลตราซาวนด์จะทำให้ชิ้นส่วนของแข็งแตกตัวและเผยพื้นผิวที่สะอาดและใช้งานได้ผ่านการเกิดหลุมไมโครเจ็ทจากการเกิดโพรงอากาศใกล้พื้นผิวและการแตกตัวของของแข็งจากการยุบตัวของโพรงอากาศในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งทำให้สารตั้งต้นที่เป็นของแข็งมีพื้นที่ผิวที่ใช้งานได้มากขึ้นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น ส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สังเกตได้เพิ่มขึ้น^{[ 16 ] [ 17 ]}

แม้ว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มักจะทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ผสมกัน แต่บทความที่ตีพิมพ์ในปี 2550 ในวารสารNatureได้อธิบายถึงการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพื่อส่งผลต่อปฏิกิริยาการเปิดวงแหวนไซโคลบิ วเทนบางชนิดโดยเฉพาะ ^{[ 18 ]} Atul Kumarได้รายงานการสังเคราะห์ Hantzsch ester แบบหลายองค์ประกอบในไมเซลล์ในน้ำโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์^{[ 19 ]}

สารมลพิษในน้ำบางชนิด โดยเฉพาะสารประกอบอินทรีย์ที่มีคลอรีน สามารถถูกทำลายได้ด้วยกระบวนการโซโนเคมี^{[ 20 ]}

สามารถทำการทดลองทางเคมีด้วยคลื่นเสียงได้โดยใช้อ่างน้ำ (โดยปกติใช้สำหรับการทำความสะอาดด้วยคลื่นเสียง ) หรือใช้หัววัดกำลังสูงที่เรียกว่าหัววัดคลื่นเสียง (ultrasonic horn ) ซึ่งจะรวมและส่ง พลังงานจากองค์ประกอบ เพียโซอิเล็กทริกเข้าไปในน้ำ โดยเน้นพลังงานไปที่จุดเดียว (โดยทั่วไปจะเป็นจุดเล็กๆ)

นอกจากนี้ โซโนเคมี (Sonochemistry) ยังสามารถใช้ในการเชื่อมโลหะที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้ตามปกติ หรือสร้างโลหะผสมชนิดใหม่บนพื้นผิวโลหะได้ วิธีการนี้มีความเกี่ยวข้องกับวิธีการสอบเทียบเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกโดยใช้แผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมและนับจำนวนรู รูที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากการกัดกร่อนด้วยไมโครเจ็ทอันเนื่องมาจากปรากฏการณ์คาวิตาชันใกล้พื้นผิว ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เนื่องจากความบางและความอ่อนแอของฟอยล์อะลูมิเนียม ปรากฏการณ์คาวิตาชันจึงทำให้ฟอยล์แตกและเสียหายอย่างรวดเร็ว

โซโนเคมีรุ่นใหม่กำลังใช้ประโยชน์จากข้อดีของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกเชิงฟังก์ชันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีในเครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมีในกระบวนการใหม่ที่เรียกว่าเพียโซคะตาลิซิส^{[ 21 ] [ 22 ]}

• อัลตราซาวนด์
• โซนิเคชั่น
• อัลตราโซนิกส์
• โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก
• โฮโมจีไนเซอร์
• การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (ทางเคมี)
• โซโนอิเล็กโทรเคมี
• เคนเนธ เอส. ซัสลิค

• ผลกระทบทางเคมีและกายภาพของคลื่นอัลตราซาวนด์ โดย ศ. เค.เอส. ซัสลิค
• โซโนเคมี – บทสรุปโดยย่อและวรรณกรรมล่าสุด
• Sonochemistry: โอกาสใหม่สำหรับเคมีสีเขียว โดย Gregory Chatel (มหาวิทยาลัย Savoie Mont Blanc ประเทศฝรั่งเศส)