暴沸
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,或加入磁子對溶液進行攪拌。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.