沸點竟然比熔點低?

真相追追追

黑咖啡、白咖啡哪個好?聰明選沒煩惱!– 華人健康網發布於2015年12月2日

相信有不少朋友看到新聞中這句「咖啡因沸點178℃、熔點235℃」時,會跟我一樣產生疑惑。先來看看咖啡因的物質安全資料表→《Caffeine MSDS

咖啡因的熔點(Melting Point)是 238°C,沸點(Boiling Point)卻是” Not available “,為什麼無法測得呢?這就如同蔗糖晶體一樣,加熱至186°C時會先熔化,但若繼續加熱,分子在還沒沸騰之前,就已經發生焦糖化(Caramelization)而造成分子結構的裂解,因此就無法測得其沸點。但是如果咖啡因的結構不會因加熱而裂解的話,那麼倒可以經由熱力學來推算其沸點約為365°C,因此這句「咖啡因沸點178℃」肯定是錯的。有些文章則是將”沸點”改成”昇華點”也不對,因為既然咖啡因粉末在加熱時會熔化,那就代表這種物質在一大氣壓下不會產生”宏觀的”昇華現象,除非是在抽真空的狀態下才有可能(例如160~165℃時,在1毫米汞柱壓力下咖啡因固體粉末即可快速的發生昇華現象)。

至於市售咖啡豆中的Decaffeinated Coffee(脫除咖啡因的咖啡)常藉由超臨界萃取技術使用二氧化碳來去除其中的咖啡因成分

有的則是利用水當溶劑來萃取咖啡因,然後再經活性炭吸附來脫除(瑞士水洗法)

至於在實驗室中萃取咖啡因,也是藉由溶劑蒸發後來取得咖啡因固體

由於此時所製備的咖啡因純度還不夠高,通常最後還要再加做一個步驟→將此固體置入燒杯,然後在燒杯口蓋上蒸發皿,上面則放一包冰塊(量少則放入試管內,然後在試管口覆蓋上一張鋁箔紙,其中央設計一凹槽,在凹槽內放上冷水)。接著以小火加熱,即能在蒸發皿或鋁箔紙收集到白色的咖啡因結晶。

Sublimation

這個最後的步驟稱為Sublimation,中文就是”昇華”。這是因為咖啡因固體在高溫時也會有蒸發現象,但這不是”特定溫度下”的宏觀現象,僅僅只是固體表面具有較高動能的分子脫離固體表面的個別行為。這就如同在乾燥冬天的零下溫度時,晾在戶外的衣服會先結凍但最後還是會乾掉的原因。這種現象雖稱為冰的昇華,但卻不說它的昇華溫度是多少,因為冰在零下的任何溫度都能昇華,差別只在於昇華速率的快慢而已。換句話說,咖啡因在最後這個純化的步驟中,因為昇華然後再凝華於蒸發皿底部時,其結晶的快慢取決於當時受熱的溫度,溫度越高則再結晶的速率越快(只要低於熔點即可),因此這時也不能說「咖啡因的昇華點」到底是幾度。

結論:在固定氣壓下,物質若測得出沸點,那麼其沸點一定會高於熔點。至於「咖啡因沸點178℃」改成「咖啡因昇華點178℃」也不對,充其量僅能說「咖啡因在較高溫度的昇華速率大於低溫時」。

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