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(fā)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(tài)，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(wěn)定，如果過熱液體的外部環(huán)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(fā)現于1756年。當時，瑞典礦物學家克朗斯提發(fā)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(fā)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(fā)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(xù)升溫就容易成為過熱液體，易發(fā)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。