沸石是如何防止暴沸的

耿雁冰

九年级同学在学习《水的净化》过程中，会接触到一个实验：水的蒸馏。教材描述此实验步骤时说，“在烧瓶中加入约1/3体积的硬水，再加入几粒沸石（或碎瓷片）以防加热时出现暴沸”。那么，到底什么是暴沸呢？沸石是如何防止暴沸的？

什么是沸腾

简单地说，沸腾就是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈的汽化现象。以烧水为例，我们用水壶燒水时，将看到几个不同的阶段。烧到一定程度，可以看到有小气泡积聚在水壶底部，然后一些小气泡会逐渐脱离底部上升。再过一会儿，一些气泡能够到达液面，变成很小的空气气泡而破裂，此时能听到“吱吱”的声音。再后来，气泡在上升的过程中不断增大而冒出液面，整个液体呈现上下翻滚的剧烈汽化状态，这就是沸腾现象。

为什么会有小气泡？因为空气在水中的溶解度随水温升高而降低，温度较高的下层水中的部分空气首先脱溶，容易在器壁的微孔处形成气泡，所以气泡一般会先积聚在底部。

什么是暴沸

要了解什么是暴沸，还需要知道什么是过热液体。平常我们所说的液体，在一定压强下，都有对应的沸点，比如说在大气压强为101KPa时，水的沸点为100℃。当液体受热时，如果液体中的空气小气泡缺少可以依附的微孔或者杂质，即使温度达到并超过了沸点，也不会沸腾，此时我们就将其称为“过热液体”。

过热液体极不稳定，如果过热液体的外部环境温度突然急剧下降或者侵入其他气泡或杂质时，就会形成剧烈的沸腾，并伴有爆裂声，这种现象就是暴沸。若液体温度与其沸腾温度相差过大，甚至可能导致爆炸。

什么是沸石

沸石是一种矿石，最早发现于1756年。当时，瑞典矿物学家克朗斯提发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此将其命名为“沸石”。沸石的共同特点就是具有架状结构，就是说在它们的晶体内，分子像搭架子似的连在一起，中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子，所以它是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来，比如用火焰去烧时，大多数沸石便会膨胀发泡，像是沸腾一般。沸石的名字就是因此而来。

沸石中的水分可以跑出来，但这并不会破坏沸石内部的晶体结构。因此，它还可以再重新吸收水或其他液体。于是，这也成了沸石的一个特点。我们可以用沸石来分离炼油时产生的一些物质，可以让它使空气变得干燥，可以让它吸附某些污染物。由于沸石多孔，小孔中存有一定量的空气，也常被用于防止暴沸。

沸石如何防止暴沸

液体发生正常沸腾的条件是沸石的微孔或颗粒提供了足够的小气泡，从而起到汽化核的作用。沸石在被加热时，沸石中的空气会受热膨胀，从沸石的微孔中散逸出来，就形成了汽化核。如果缺乏汽化核，液体加热到沸点仍无法沸腾，继续升温就容易成为过热液体，易发生暴沸现象。

因为沸石、碎瓷片等都能起到防止加热时出现暴沸的作用，所以常把具有此类功能的物质称作“止暴剂”。以后同学们进入大学做蒸馏、分馏实验时，有时会加入一端封闭的毛细玻璃管或者使用电磁搅拌，其实也是利用这个原理。值得注意的是，不能在液体沸腾时加入止暴剂，也不能使用已经用过的止暴剂。