暴沸
外观
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暴沸,或称突沸,是指不稳定的过热液体突然剧烈沸腾的现象。在缺少气泡或杂质的条件下加热液体容易产生过热液体[1]。由于成核作用,过热液体接触到气泡或杂质时会发生剧烈沸腾,严重情况下会导致高温液体飞溅甚至损坏容器。因此液体加热之前必须加入沸石一类的多孔物质[2]。
原因
[编辑]暴沸通常发生于迅速地加热在光滑、干净的玻璃器皿中的液体或降低液体压力的时候。沸腾往往需要一些气泡或杂质作为开始汽化的核位点(nucleation site),在缺乏这样的核的情况下,液体可能会被加热到超过沸点,成为过热液体。若一旦液体中出现了气泡或杂质,液体就会以其为中心迅速沸腾,并形成一个大蒸汽泡,常以高速将液体推出器皿。这种沸腾液体的喷溅会对实验室中的人员造成严重危害。此外,反复地加热和冷却液体会增加发生暴沸的机会,因为每次加热都会逐渐使液体中的小气泡离开液体,从而减少剩余的核位点数量。
预防
[编辑]防止暴沸的最常见方法是在反应容器中加入一到两个沸石或碎瓷片,沸石或碎瓷片上的的小孔隙会存在空气,随温度升高空气膨胀逸出,在液体中形成气泡使液体沸腾。然而,仅这些可能无法防止暴沸,因此建议在试管、平底烧瓶和锥形瓶中加热液体。此外,加热中的试管的试管口不应指向任何人,以防发生暴沸时对人员造成伤害。每当液体冷却至低于其沸点的温度并重新加热至沸腾时,就需要一个新的沸石,因为旧沸石中的孔隙往往会被溶剂充满而失去效果。
密封的毛细管也可以放置在溶液中以提供成核位置,从而降低暴沸风险并且其易于从系统中移除。
搅拌液体同样也可以减少暴沸的机会,因为搅拌产生的涡流会破坏任何可能形成的大气泡,且搅拌本身也会产生小气泡。
参考资料
[编辑]- ^ Proper Heating of Test Tubes. CR Scientific LLC. [30 October 2010]. (原始内容存档于2013-01-20).
- ^ Moya-Barrios, Reinaldo. CHEM 2401 Lab Manual. Dalhousie University Chemistry Department. 2015.