沸石是如何防止暴沸的

耿雁冰

九年級同學在學習《水的凈化》過程中，會接觸到一個實驗：水的蒸餾。教材描述此實驗步驟時說，“在燒瓶中加入約1/3體積的硬水，再加入幾粒沸石（或碎瓷片）以防加熱時出現暴沸”。那么，到底什么是暴沸呢？沸石是如何防止暴沸的？

什么是沸騰

簡單地說，沸騰就是在液體表面及液體內部同時發生的劇烈的汽化現象。以燒水為例，我們用水壺燒水時，將看到幾個不同的階段。燒到一定程度，可以看到有小氣泡積聚在水壺底部，然后一些小氣泡會逐漸脫離底部上升。再過一會兒，一些氣泡能夠到達液面，變成很小的空氣氣泡而破裂，此時能聽到“吱吱”的聲音。再后來，氣泡在上升的過程中不斷增大而冒出液面，整個液體呈現上下翻滾的劇烈汽化狀態，這就是沸騰現象。

為什么會有小氣泡？因為空氣在水中的溶解度隨水溫升高而降低，溫度較高的下層水中的部分空氣首先脫溶，容易在器壁的微孔處形成氣泡，所以氣泡一般會先積聚在底部。

什么是暴沸

要了解什么是暴沸，還需要知道什么是過熱液體。平常我們所說的液體，在一定壓強下，都有對應的沸點，比如說在大氣壓強為101KPa時，水的沸點為100℃。當液體受熱時，如果液體中的空氣小氣泡缺少可以依附的微孔或者雜質，即使溫度達到并超過了沸點，也不會沸騰，此時我們就將其稱為“過熱液體”。

過熱液體極不穩定，如果過熱液體的外部環境溫度突然急劇下降或者侵入其他氣泡或雜質時，就會形成劇烈的沸騰，并伴有爆裂聲，這種現象就是暴沸。若液體溫度與其沸騰溫度相差過大，甚至可能導致爆炸。

什么是沸石

沸石是一種礦石，最早發現于1756年。當時，瑞典礦物學家克朗斯提發現有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象，因此將其命名為“沸石”。沸石的共同特點就是具有架狀結構，就是說在它們的晶體內，分子像搭架子似的連在一起，中間形成很多空腔。因為在這些空腔里還存在很多水分子，所以它是含水礦物。這些水分在遇到高溫時會排出來，比如用火焰去燒時，大多數沸石便會膨脹發泡，像是沸騰一般。沸石的名字就是因此而來。

沸石中的水分可以跑出來，但這并不會破壞沸石內部的晶體結構。因此，它還可以再重新吸收水或其他液體。于是，這也成了沸石的一個特點。我們可以用沸石來分離煉油時產生的一些物質，可以讓它使空氣變得干燥，可以讓它吸附某些污染物。由于沸石多孔，小孔中存有一定量的空氣，也常被用于防止暴沸。

沸石如何防止暴沸

液體發生正常沸騰的條件是沸石的微孔或顆粒提供了足夠的小氣泡，從而起到汽化核的作用。沸石在被加熱時，沸石中的空氣會受熱膨脹，從沸石的微孔中散逸出來，就形成了汽化核。如果缺乏汽化核，液體加熱到沸點仍無法沸騰，繼續升溫就容易成為過熱液體，易發生暴沸現象。

因為沸石、碎瓷片等都能起到防止加熱時出現暴沸的作用，所以常把具有此類功能的物質稱作“止暴劑”。以后同學們進入大學做蒸餾、分餾實驗時，有時會加入一端封閉的毛細玻璃管或者使用電磁攪拌，其實也是利用這個原理。值得注意的是，不能在液體沸騰時加入止暴劑，也不能使用已經用過的止暴劑。