蒸馏时在烧瓶中放入几片碎瓷片目的是什么?
目的是防止“暴沸”。
对过热液体继续加热,会骤然而剧烈地发生沸腾现象,这种现象称为“暴沸”,或叫作“崩沸”。过热是亚稳状态。
由于过热液体内部的涨落现象,某些地方具有足够高的能量的分子,可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时,小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高,于是气泡迅速增长而膨胀,以至由于破裂引起工业容器的爆炸。
液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石(瓷碎片),或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,把它们称做止暴剂又叫助沸剂;
值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉”,剧烈时甚至会溅出伤人,而沸石(瓷碎片)能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳。
本实验需要水沸腾产生水蒸气,而实验室加热液体时要么不断搅拌,要么加沸石,即常用的碎石片,否则会造成液体暴沸,对于封闭体系这是很危险的.
其实,液体沸腾过程中会产生气泡,在光滑的圆底烧瓶中,缺少液体气化中心,会在液面下产生较大压力,达到一定程度就会以大气泡的形式冒出来,这与我们生活经验一致.所以需要加入粗糙并且内部存有空气的碎瓷片充当气化中心,让液体沸腾时产生小气泡,沸腾变得温和,否则大气泡可能冲出密闭仪器,造成事故.
需要注意的是,用过的碎瓷片是不能再用的,因为其内部的空气在加热时放出,冷却时又吸入液体,这样的此片是不能作为气化中心的.
控制暴沸的原理也就是碎瓷片或玻璃球(珠)的比重要远大于反应液体的比重,故液体剧烈沸腾时能减少或避免液体因暴沸的飞溅现象。
1.先看爆沸是怎样产生的。
液体沸腾是物质从液相变为气相。就是说要产生新的相。在生产新的相前,液体的能量会升高,当这能量积聚到足够高的时候,液体就沸腾产生气相,当新的相产生后,后面的液体汽化就不需要前面未产生气相气相时的高能量了,但此时液体是处于高能量状态,所以就有大量的液体瞬间汽化。这就是我们看到的爆沸现象了。
2.碎瓷片为什么能防止爆沸呢?
因为在加热前就放入碎瓷片时,由于瓷片中有气孔,已经有了气相,所以液体沸腾时没有新的相产生,沸腾需要的能量就低,只要有少量液体的能量达到此能量就沸腾成气相,这样就没有大量液体同时达到沸腾的能量,就没有大量液体瞬间同时沸腾了。也就没有爆沸现象产生了。