暴沸
外觀
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暴沸,或稱突沸,是指不穩定的過熱液體突然劇烈沸騰的現象。在缺少氣泡或雜質的條件下加熱液體容易產生過熱液體[1]。由於成核作用,過熱液體接觸到氣泡或雜質時會發生劇烈沸騰,嚴重情況下會導致高溫液體飛濺甚至損壞容器。因此液體加熱之前必須加入沸石一類的多孔物質[2]。
原因
[編輯]暴沸通常發生於迅速地加熱在光滑、乾淨的玻璃器皿中的液體或降低液體壓力的時候。沸騰往往需要一些氣泡或雜質作為開始汽化的核位點(nucleation site),在缺乏這樣的核的情況下,液體可能會被加熱到超過沸點,成為過熱液體。若一旦液體中出現了氣泡或雜質,液體就會以其為中心迅速沸騰,並形成一個大蒸汽泡,常以高速將液體推出器皿。這種沸騰液體的噴濺會對實驗室中的人員造成嚴重危害。此外,反復地加熱和冷卻液體會增加發生暴沸的機會,因為每次加熱都會逐漸使液體中的小氣泡離開液體,從而減少剩餘的核位點數量。
預防
[編輯]防止暴沸的最常見方法是在反應容器中加入一到兩個沸石或碎瓷片,沸石或碎瓷片上的的小孔隙會存在空氣,隨溫度升高空氣膨脹逸出,在液體中形成氣泡使液體沸騰。然而,僅這些可能無法防止暴沸,因此建議在試管、平底燒瓶和錐形瓶中加熱液體。此外,加熱中的試管的試管口不應指向任何人,以防發生暴沸時對人員造成傷害。每當液體冷卻至低於其沸點的溫度並重新加熱至沸騰時,就需要一個新的沸石,因為舊沸石中的孔隙往往會被溶劑充滿而失去效果。
密封的毛細管也可以放置在溶液中以提供成核位置,從而降低暴沸風險並且其易於從系統中移除。
攪拌液體同樣也可以減少暴沸的機會,因為攪拌產生的渦流會破壞任何可能形成的大氣泡,且攪拌本身也會產生小氣泡。
參考資料
[編輯]- ^ Proper Heating of Test Tubes. CR Scientific LLC. [30 October 2010]. (原始內容存檔於2013-01-20).
- ^ Moya-Barrios, Reinaldo. CHEM 2401 Lab Manual. Dalhousie University Chemistry Department. 2015.