超声波声化学效应的实质是空化作用，包括气核的出现、微泡的长大和微泡的爆裂3步 。在超声波的作用下 ，流体产生急剧的运动，由于声压的变化，使溶剂受到压缩和稀疏作用，在超声波的稀疏相区，气穴膨胀长大，并为周围的液体蒸气或气体充满。在压缩相区，气穴很快塌陷、破裂，产生大量微泡 ，它们又可以作为新的气核。
超声波对化学反应的影响，其主要原因就是这些微泡在长大以致突然破裂时能产生很强的冲击波。据估算，在微泡爆裂时，可以在局部空间内产生高达兆巴的压力 ，中心温度可达 104～106K ，对超声场作用的解释，尚未进入分子水平，而是停留在对分子群体的机械作用机制的水平上。
例如，对固体表面的气蚀与洁净作用；不混溶液体的乳化作用；微泡爆裂时，冲击波在微空间导致的高温高压对传质和传能的影响。
超声波化学反应可按介质划分为两大类：①水相中的声化学。在超声作用下，水分解为氢氧自由基和氢原子，由此可诱发出一系列化学反应 。
有机卤化物 ，如CH2Cl2 、CHCl3及CCl4在水介质中接受超声作用，使碳氢键断裂，生成自由基。对蛋白质、酶等生物分子的声化学研究表明，声致氧化还原作用是导致很多简单产物的主要机制，例如：②非水液相中的声化学。在该领域的研究工作尚处在起步阶段。
超声波声化学的作用：
超声波在液体媒质中传播时，通过机械作用、空化作用和热作用，产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应。尤其是高功率的超声波，会产生强烈的空化作用，从而在局部形成瞬时高温，高压、真空和微射流。
超声波技术作为一种物理手段和工具,能够在化学反应常用的介质中产生一系列接近于极端的条件,这种能量不仅能够激发或促进许多化学反应、加快化学反应速度,甚至还可以改变某些化学反应的方向,产生一些令人意想不到的效果和奇迹。一般认为上述现象的发生主要源于超声的机械作用和空化作用，是它们改变了反应的条件和环境的结果。
机械作用——将超声波引入化学反应体系，超声波可使物质作剧烈强迫运动，产生单向力加速了物质的传递、扩散，可代替机械搅拌，能使物质从表面剥离，从而使界面更新。
空化作用——在一些情况下，超声波效应的产生则要与空化机制相联系，超声波空化是指在超声波作用下，存在于液体中的微小气泡（空穴）所发生的一系列动力学过程：振荡、扩大、收缩乃至崩溃。在发生空化处，液体局部的状态发生很大的变化，会产生极端的高温和高压。为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境
催化化学反应——
①高温高压条件有利于反应物裂解成自由基和二价碳，形成更为活泼的反应物种；
②冲击波和微射流对固体表面(如催化剂)有解吸和清洗作用，可清除表面反应产物或中间物及催化剂表面钝化层；
③冲击波可能破坏反应物结构；
④分散反应物系；
⑤超声空蚀金属表面，冲击波导致金属晶格的变形和内部应变区的形成，提高金属的化学反应活性；
⑥促使溶剂深入到固体内部，产生所谓的夹杂反应；
⑦改善催化剂分散性；
超声波声化学的应用：
超声波声化学可应用于几乎所有的化学反应，如提取和分离、合成和降解、生物柴油生产、微生物处理、有毒有机污染物的降解、生物降解处理、生物细胞粉碎、分散和团聚等。
◆中药提取：是指超声对中药细胞进行粉碎（破碎）以达到高效提取有用物质的目的。与传统的提取技术相比，超声波辅助提取速度快、价格低廉、高效、安全、成本低、适用性广等优点。
◆生物柴油生产：通过超声波乳化制备生物质油 – 柴油乳液乳化液实际上将生物油滴分散到另一种不混溶的柴油流体中。与其他技术相比，制备的液滴可以精细分散，分布窄，效率高，分散效果好，并且可以增加乳液的稳定性。
◆超声波反海洋生物：基于超声波的空化效应，当液体中的微气泡核在超声波的作用下被激活时，它表现出一系列动态过程，如气泡的振荡，生长，收缩和塌陷。液体中的气泡在破裂瞬间产生几百余个大气压和数千摄氏度的高温，使海洋生物的粘附迅速剥落并粉碎海洋生物的表皮细胞，从而达到预防海洋生物的目的。
◆ 超声波催化：超声应用于催化反应过程，可以在微观尺度上模拟反应器内的高温高压反应，为一般条件下难以或不可能实现的催化反应提供了非常特殊的物理和化学环境。催化反应可以在较温和的环境中进行。可进一步提高反应速度，缩短反应时间，提高目标产物的收率。主要应用有金属表面催化、相转移催化、酶催化等。
◆超声波分散：是指以液体为介质，超声波在液体中的作用通过”空化”，使颗粒在液体中分散和拆卸的过程。超声波分散可分为乳液分散（液-液分散）和悬浮分散（固液分散），已在许多领域得到应用。超声波分散液在悬浮液中的应用，也是分散在涂料工业中的水或溶剂中，在熔融石蜡中分散染料，在制药工业中分散药物颗粒，以及在食品工业中分散等等。
