电热水壶用久了内壁为什么结出一层白色硬壳而不是自来水厂的水不干净?碳酸钙遇到热水上演了一场溶解度逆转的物理魔术
自来水中的水垢几乎全部来自钙离子和镁离子的「暂时硬度」——它们以可溶性的碳酸氢钙形式存在于水中。常温下碳酸氢钙是溶于水的,但当水温超过约60℃时,碳酸氢钙开始分解:Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O。生成的碳酸钙在水中的溶解度仅为约13毫克每升(远低于碳酸氢钙的数百毫克每升),于是大量沉淀析出,附着在水壶内壁。这就是为什么同一个水龙头出的冷水在常温下清澈透明,烧开后就变白变浊。有趣的是,如果水壶里先放几块碎蛋壳(碳酸钙),蛋壳提供了水垢沉淀的「种子」——新生成的水垢会优先在蛋壳表面沉积,从而保护了水壶内壁。另外,用醋或柠檬酸能溶解水垢也是利用了酸与碳酸钙的中和反应:2CH₃COOH + CaCO₃ → Ca(CH₃COO)₂ + CO₂↑ + H₂O——你看到的泡泡就是二氧化碳在逃跑。🫖