沸石是一類多孔材料, 孔內(nèi)貯有空氣, 在溶液中受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生一股穩(wěn)定而細(xì)小的空氣泡流, 這些空氣泡成為液體分子的汽化中心, 使得開(kāi)始形成的蒸氣泡不是太小, 氣泡所受的附加壓力不是太大, 到達(dá)沸點(diǎn)時(shí)氣泡上升, 攪動(dòng)溶液, 保持正常的沸騰狀態(tài)。從而可以使液體在加熱過(guò)程中平穩(wěn)地沸騰, 避免了因液體過(guò)熱而產(chǎn)生暴沸。除沸石外, 加入能提供成泡中心的其他多孔材料( 如素?zé)善?玻璃珠或小磁圈等) 或者是一頭封閉的玻璃毛細(xì)管, 都可以達(dá)到防止暴沸的目的。加沸石是為了防止溶液過(guò)熱而產(chǎn)生暴沸現(xiàn)象,使沸騰保持平穩(wěn)。而暴沸會(huì)引起產(chǎn)品浪費(fèi)、 火和燙傷以及儀器損壞等事故。

有機(jī)液體中溶解的空氣一般都很少, 在加熱過(guò)程中沒(méi)有空氣泡產(chǎn)生; 而要使有機(jī)物本身的蒸氣形成氣泡, 這個(gè)新相的產(chǎn)生是十分困難的。因?yàn)樘幵谝后w內(nèi)部的蒸氣泡的內(nèi)表面是凹面, 凹面上所產(chǎn)生的附加壓力 p與氣泡中的蒸氣壓的方向相反。根據(jù)附加壓力的 Laplace 公式 p = 2x / r( x為液體的表面張力, r為彎曲表面的曲率半徑, 對(duì)凸面取正值, 對(duì)凹面取負(fù)值) , 氣泡越小, 曲率半徑越小, 氣泡所受的附加壓力就越大, 越不易生成。當(dāng)液體被加熱到沸點(diǎn)溫度時(shí), 由于氣泡的形成需要經(jīng)過(guò)一個(gè)從無(wú)到有、 從小到大的過(guò)程, 可以想像,最初形成的氣泡半徑極小, 其曲率半徑 r很小, 根據(jù)Laplace 公式, 氣泡所受的附加壓力很大, 而泡內(nèi)的蒸氣壓相對(duì)較小, 故氣泡不易生成, 所以還看不到溶液沸騰; 于是, 需要繼續(xù)加熱升溫, 此時(shí)液體的溫度已經(jīng)高過(guò)其正常沸點(diǎn), 屬于過(guò)熱液體。這種液體溫度超過(guò)沸點(diǎn)而液體不沸騰的現(xiàn)象又稱介穩(wěn)現(xiàn)象。隨著溫度的增加, 一方面氣泡內(nèi)蒸氣壓增加, 另一方面液體表面張力 x下降, 由 Laplace 公式知?dú)馀菟芨郊訅毫p小, 故氣泡變大; 隨著氣泡變大,曲率半徑 r增大, 由 Laplace 公式知?dú)馀菟芨郊訅毫M(jìn)一步變小; 另外, 氣泡在上升過(guò)程中, 液柱對(duì)氣泡的壓力變小, 促使氣泡漲得更大, 上升得更快。由于這時(shí)液體的溫度已超過(guò)正常沸點(diǎn), 幾乎所有的液體都想在瞬間變成蒸氣沖出, 這就形成了暴沸。需要指出的是, 通過(guò)使用 Kelvin 公式獲得蒸氣泡內(nèi)蒸氣壓很小, 并進(jìn)而用來(lái)解釋暴沸現(xiàn)象的產(chǎn)生是不恰當(dāng)?shù)? 因?yàn)閷?duì)于蒸氣泡 Kelvin 公式已不再適用。

對(duì)過(guò)熱液體繼續(xù)加熱，會(huì)驟然而劇烈地發(fā)生沸騰現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“暴沸”。或叫作“崩沸”。過(guò)熱是亞穩(wěn)狀態(tài)。由于過(guò)熱液體內(nèi)部的漲落現(xiàn)象，某些地方具有足夠高的能量的分子，可以彼此推開(kāi)而形成極小的氣泡。當(dāng)過(guò)熱的液體溫度遠(yuǎn)高于沸點(diǎn)時(shí)，小氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓就比外界的壓強(qiáng)高，于是氣泡迅速增長(zhǎng)而膨脹，以至由于破裂引起工業(yè)容器的爆炸。液體之所以發(fā)生過(guò)熱的原因是液體里缺乏形成氣泡的核心。為了清除在蒸餾過(guò)程中的過(guò)熱現(xiàn)象和保證沸騰的平穩(wěn)狀態(tài)，常加沸石，或一端封口的毛細(xì)管，因?yàn)樗鼈兌寄芊乐辜訜釙r(shí)的暴沸現(xiàn)象，把它們稱做止暴劑又叫助沸劑，沸石具有三維硅氧四面體和三維鋁氧四面體獨(dú)特結(jié)構(gòu)，這些四面體按一定的規(guī)律排列成具有一定形狀的晶體骨架。沸石的礦物骨架是一開(kāi)放性的，具有很多的大小均一的通道和空腔（3~11À;）。在這些孔穴和通道中吸附著金屬陽(yáng)離子和水分子，這些陽(yáng)離子和水分子與陰離子骨架間的結(jié)合力較弱。沸石的這種特殊結(jié)構(gòu)決定了它所特有的防爆性能。 值得注意的是，不能在液體沸騰時(shí)，加入止暴劑，不能用已使用過(guò)的止暴劑。簡(jiǎn)單說(shuō)就是因?yàn)榧訜釙r(shí)燒杯中的液體會(huì)向上沖，從而造成了一個(gè)個(gè)冒出來(lái)的“噴泉”，劇烈時(shí)甚至?xí)R出傷人，而沸石能夠有效的阻止液體的向上沖，使加熱時(shí)液體能夠保持平穩(wěn)。

沸石應(yīng)在加熱前加入。如果在加熱后才發(fā)現(xiàn)忘加沸石, 此時(shí)不能直接補(bǔ)加, 否則極易引起暴沸, 因?yàn)榇藭r(shí)液體很可能已經(jīng)過(guò)熱。而應(yīng)停止加熱, 等液體冷卻后再行補(bǔ)加。如果中途停止加熱蒸餾, 則重新開(kāi)始蒸餾時(shí)必須添加新的沸石。另外, 用過(guò)后的沸石不能直接再次使用, 因?yàn)榇藭r(shí)沸石孔內(nèi)已沒(méi)有空氣。但經(jīng)過(guò)洗滌和烘干后的沸石可以再次使用。那為什么在日常生活中煮開(kāi)水時(shí)不發(fā)生暴沸現(xiàn)象呢? 原因很簡(jiǎn)單, 通常水中溶解有不少空氣, 這些空氣在加熱過(guò)程中成氣泡逸出, 而水蒸氣可以蒸發(fā)到空氣泡中。由于空氣泡較大, 曲面上的附加壓力并不明顯。空氣泡在受熱上升的過(guò)程中起到了攪動(dòng)水的作用, 從而使上下水溫基本一致。當(dāng)達(dá)到水的正常沸點(diǎn)時(shí), 水的蒸氣壓等于外壓; 此時(shí), 水就能很平穩(wěn)地沸騰, 而不會(huì)出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象。