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暴沸

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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

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。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

常见的防暴沸方法有:在加热液体前,往容器中加入一到两个沸石或碎瓷片,或者加入磁子搅拌溶液。这样存在于沸石或碎瓷片的小缝隙中的空气,会在加热时以小气泡的形式膨胀逸出,并作为核位点使液体沸腾;搅拌同样可以减少暴沸的机会,因为搅拌既产生涡流破坏气泡聚集的过程,从而避免形成大气泡,也产生小气泡作为核点位。

有时也会将密封的毛细管放置在溶液中,不仅可以提供核位点以降低暴沸风险,而且事后易移除。

然而,仅这些可能无法防止暴沸,因此建议在试管、平底烧瓶锥形瓶中加热液体。另外,加热中的试管不应指向任何人,以防暴沸对人员造成伤害。重新加热冷却的液体之前,需更换沸石,以免旧沸石因空隙被液体填满而失效。

参考资料

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