1. 沸石防爆沸的原理
一般来说,常压下液体到沸点就会沸腾。
根据Young-Laplace方程,气泡的半径越小,它专的表面能就越属高,附加压力越大。所以如果沸腾时体系极度干净,没有半径较大的灰尘、颗粒作为核心,气泡直接在壁上难以形成较大的气泡,优先形成小气泡。此时它的表面能极高,附加压力使得小气泡内部的压力高于大气压。液体的蒸气压只有等于小气泡中的压力后,才会沸腾。因此此时液体还不会沸腾,还会升温。一旦沸腾开始后,温度才会恢复到沸点。在恢复到沸点的过程中,液体温度高于沸点,沸腾会极其剧烈,发生暴沸现象。
沸石内部是多孔结构,当升温时,沸石内部的空气就会逸出。当温度到沸点时,这些气泡已经大到一般尺度,不用考虑它的附加压力,正常沸腾。从而消除了过热暴沸现象。
你在实验中可以观察到,加入沸石的体系在沸腾时,气泡基本是从沸石表面冒出来的。
2. 沸石的防暴沸原理
像沸石,破瓷片来之类的表面都有源很微小的孔,加热液体时,液体中会有蒸汽产生。这和平常看到烧水时会有气泡源源不断的冒上来原理是一样的。
而沸石等表面气孔有短暂储藏气体的作用,降低了液体中的压强,从而防止暴沸。
在医学上,沸石用于血液、尿中氮量的测定。沸石还被开发成为保健用品,用于抗衰老,去除体内积累的重金属;在生产中,沸石常用于砂糖的精制;在化学蒸馏或加热实验当中常用来防止暴沸,可用敲碎至米粒大小的素烧瓷片代替。

(2)为什么防爆剂能防止暴沸扩展阅读:
不同的沸石具有不同的形态,如方沸石和菱沸石一般为轴状晶体,片沸石和辉沸石则呈板状,丝光沸石又成了针状或纤维状等等。各种沸石如果内部纯净的话,它们应该是无色或白色,但是如果内部混入了其他杂质,便会显出各种浅浅的颜色来。
沸石还具有玻璃样的光泽。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,还可以再重新吸收水或其他液体。于是,这也成了人们利用沸石的一个特点。
3. 为什么沸石能防止暴沸
之所以会暴沸,是因为溶液达到沸点了,由于没有气化中心,没有沸腾而是继续升温形成过热液体,这个过热液体一旦被触发沸腾就会很猛烈,即形成暴沸。
而沸石通常是有很多细小的孔的物质,比如瓦片,当加热沸石时,孔里面的空气会跑出来形成了小气泡,而这些小气泡就可以作为气化中心(或者理解为能够触发液体沸腾的东西),这样溶液在温度到达沸点后就能及时沸腾,溶液温度就不会再升高,就不会生成过热液体,也就不会暴沸。

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,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,沸石具有三维硅氧四面体和三维铝氧四面体独特结构,这些四面体按一定的规律排列成具有一定形状的晶体骨架。
沸石的矿物骨架是一开放性的,具有很多的大小均一的通道和空腔。在这些孔穴和通道中吸附着金属阳离子和水分子,这些阳离子和水分子与阴离子骨架间的结合力较弱。沸石的这种特殊结构决定了它所特有的防爆性能。
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。
4. 为什么加入碎瓷片可以防爆沸
碎瓷片一种多孔的物质,会产生气泡中心,使溶剂沸腾产生的气体顺利脱离夜面,纯净的液体缺少版汽化权核心,加热超过沸点仍不沸腾的热滞后现象——加一点杂质后(本质是带入了微小气泡),沸腾滞后被打破,产生沸腾.液体中的气泡在沸腾过程中起着汽化核的作用,当液体中缺少气泡时,即使温度达到并超过了沸点,也不会沸腾,形成了过热液体.过热液体是不稳定的,如果过热液体的外部环境温度突然急剧下降或侵入气泡,则会形成剧烈的沸腾,并伴有爆裂声,这种现象叫暴沸.暴沸的结果是使液体的温度回到沸点.暴沸有时是危险的.
在液体中加入碎瓷片的原理与加入杂质相同,主要是通过孔隙凝聚水蒸汽,使成为气泡浮出,防止形成过热液体,防止爆沸.
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5. 为什么加了玻璃珠可以防爆沸
玻璃珠表面,对于小小的化学分子而言,其实很粗糙,可以形成气化中心,从而平稳的沸专腾,避免爆沸。
碎瓷属片一种多孔的物质,会产生气泡中心,使溶剂沸腾产生的气体顺利脱离夜面,纯净的液体缺少汽化核心,加热超过沸点仍不沸腾的热滞后现象——加一点杂质后(本质是带入了微小气泡),沸腾滞后被打破,产生沸腾.液体中的气泡在沸腾过程中起着汽化核的作用,当液体中缺少气泡时,即使温度达到并超过了沸点,也不会沸腾,形成了过热液体.过热液体是不稳定的,如果过热液体的外部环境温度突然急剧下降或侵入气泡,则会形成剧烈的沸腾,并伴有爆裂声,这种现象叫暴沸.暴沸的结果是使液体的温度回到沸点.暴沸有时是危险的.
在液体中加入碎瓷片的原理与加入杂质相同,主要是通过孔隙凝聚水蒸汽,使成为气泡浮出,防止形成过热液体,防止爆沸.
6. 怎么去防止暴沸,暴沸有什么危害
危害:溶液飞溅,冲出容器,容易烫伤人。
处理方式:
1、在微量试验(不多于50ML)中,可以使专用坚固的长颈瓶作为属反应容器来对抗暴沸
2、在反应体系中加入毛细管,碎瓷片,沸石等多孔物
沸石
3、搅拌。通常反应使用磁力搅拌,非常容易暴沸的反应与放热大的反应需要使用更激烈的机械搅拌
4、在反应体系中加入大量的玻璃纤维
5、小心控制温度与入料速度,或者更换为间接加热方式
例如:
乙醇制乙烯实验中为了防止催化剂/吸水剂浓硫酸暴沸溅出发生危险,必须放入碎瓷片或者沸石。
在进行水的蒸馏的实验中,由于蒸馏瓶的玻璃表面十分光滑,缺少汽化核,因此容易暴沸,在实验时需要在蒸馏瓶中加入沸石或者碎瓷片,防止暴沸。

(6)为什么防爆剂能防止暴沸扩展阅读
主要引起暴沸的原因:
1、由溶解热+汽化热引发的“暴沸”:如误操作时将水倒入浓硫酸中,由于二者互溶时放出的热量满足了水的汽化热,而又未能均匀导出,以致产生“暴沸”;
2、由汽化热引发的“暴沸”:如冷水滴入热油中引发的“暴沸”。
7. 沸石为什么能防止暴沸
之所以会暴沸,是因为溶液达到沸点了,由于没有气化中心,没有沸腾而是继续升温形成过热液体,这个过热液体一旦被触发沸腾就会很猛烈,即形成暴沸。
而沸石通常是有很多细小的孔的物质,比如瓦片,当加热沸石时,孔里面的空气会跑出来形成了小气泡,而这些小气泡就可以作为气化中心(或者理解为能够触发液体沸腾的东西),这样溶液在温度到达沸点后就能及时沸腾,溶液温度就不会再升高,就不会生成过热液体,也就不会暴沸。
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,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,沸石具有三维硅氧四面体和三维铝氧四面体独特结构,这些四面体按一定的规律排列成具有一定形状的晶体骨架。
沸石的矿物骨架是一开放性的,具有很多的大小均一的通道和空腔。在这些孔穴和通道中吸附着金属阳离子和水分子,这些阳离子和水分子与阴离子骨架间的结合力较弱。沸石的这种特殊结构决定了它所特有的防爆性能。
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。
8. 蒸馏时放入沸石或素瓷片,为什么能起防止暴沸作用
由于蒸馏瓶的玻璃表面十分光滑,缺少汽化核,因此容易暴沸。未上釉的废瓷片敲碎到米粒般大小即可以作沸石,素烧瓷片微孔中的气体受热膨胀后呈小气泡状逸出,可以成为液体受热时的气化中心,使液体平稳沸腾,防止暴沸。
只有液体中存在汽化核时,高于沸点的液体才能围绕汽化核进行汽化形成气泡,这就是液体沸腾。当液体中缺少气泡或杂质时,即使温度达到并超过了沸点,也不会沸腾,形成了过热液体。过热液体是不稳定的,如果过热液体的外部环境温度突然急剧下降或侵入气泡或杂质,则会形成剧烈的沸腾,并伴有爆裂声,这种现象叫暴沸.暴沸的结果是使液体的温度回到沸点。暴沸有时是危险的,应当增加液体中的气泡或杂质防止暴沸的发生。
易引起暴沸的场合和种类很多,粗归起来有两种:
1)由溶解热+汽化热引发的“暴沸”:如误操作时将水倒入浓硫酸中,由于二者互溶时放出的热量满足了水的汽化热,而又未能均匀导出,以致产生“暴沸”;
2)由汽化热引发的“暴沸”:如冷水滴入热油中引发的“暴沸”;
防止:
1,在微量试验(不多于50ML)中,可以使用坚固的长颈瓶作为反应容器来对抗暴沸
2,在反应体系中加入毛细管,素瓷片,沸石等多孔物
3,搅拌。通常反应使用磁力搅拌,非常容易暴沸的反应与放热大的反应需要使用更激烈的机械搅拌
4,在反应体系中加入大量的玻璃纤维
5,小心控制温度与入料速度,或者更换为间接加热方式
例如:
乙醇制乙烯实验中为了防止催化剂/脱水剂浓硫酸暴沸溅出发生危险,必须放入碎瓷片或者沸石。
在进行水的蒸馏的实验中,由于蒸馏瓶的玻璃表面十分光滑,缺少汽化核,因此容易暴沸,在实验时需要在蒸馏瓶中加入沸石或者碎瓷片,防止暴沸。
9. 沸石为什么可以防止爆沸
如果液体中有许多沸腾中心,则每一个沸腾中心上生产的蒸汽就相对少一些。产生的气泡压力就小些,这样就不会有爆沸现象产生了。碎瓷片实际上有许多小孔,每一个小孔都是一个沸腾中心,所以能起到防止爆沸的效果。
全世界已发现天然沸石40多种。其中最常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。
已被大量利用的是斜发沸石和丝光沸石。沸石族矿物所属晶系不一,晶体多呈纤维状、毛发状、柱状,少数呈板状或短柱状。

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工业用途沸石:
一、斜发沸石
在岩石致密结构处的斜发沸石,多呈似放射状板片集合体微形态,而在孔隙发育处,可形成具完好或部分完好几何形态的板块晶体。
宽可达20mm,厚5mm左右,端部约呈120度角,有的呈菱形板片和板条状。EDX谱为Si、Al、Na、K、Ca。
二、丝光沸石
SEM特征微形态为纤性状,纤丝般细直或稍有弯曲,直径约为0.2mm,长度可达几mm,可为自生矿物,但也见到在蚀变矿物外缘,呈放射状逐渐分开形成纤丝状丝光沸石。此种丝光沸石应为改造型矿物。EDX谱主为Si、Al、Ca、Na。
三、方沸石
SEM特征微形态为四角三八面体和各种形态的聚形,晶面多呈4、6边形,晶粒可大至几十mm,EDX谱特征元素为Si、Al、Na,可以有少量Ca。
四、菱沸石
SEM特征微形态短菱柱形大小可从1mm到几mm,EDX谱为Si、Al、Ca、可以有K、Na的少量存在。