玻璃世界與化學
化學先生 / 2019-05-22
我們的祖先在3000多年前就已經(jīng)能夠制造玻璃了，在距今3000多年的西周就已將白色穿孔的玻璃珠作為裝飾品了。在古埃及的遺跡古墓中掘出了距今550年的玻璃珠。
玻璃最早是由砂子和天然堿制成的，是由人工制造成的復(fù)雜的硅酸鹽混合物，一般的玻璃可用Na20·CaO·6S02表示。玻璃不是品體，也不是液體，而是一種過冷的液體，或者是一種未結(jié)品的黏液體，稱作玻璃態(tài)物質(zhì)。玻璃沒有確定的熔點，在一定的溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，在軟化時，可以將玻璃加工成各種形狀。
制造玻璃的原料有石英(或長石)、石灰石、純堿。煉制過程中還要加軸料，如為了消除玻璃中的氣泡，要加入“澄請劑”，常用的澄清劑有砒霜、芒硝。這些物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生很多氣體，這些氣體形成大氣泡可以將玻璃中的小氣泡帶走。制造特種玻璃還要加不同的原料。
玻璃具有許多特殊的性質(zhì)。玻璃的化學性質(zhì)穩(wěn)定，除氧氟酸和熱的確酸外，玻璃幾平耐任何酸、堿的腐蝕。在食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中多采用它作包裝。
皆通的玻璃受急熱或急冷會炸裂，這是個缺點，但是我們也可利用這個性質(zhì)來切割玻璃。生產(chǎn)中，玻璃管子從爐池中用拉管機不斷地拉出來，在末端切割成一段一段的，只需用隨水的金屬去劉一下剛拉出來的熱的玻璃管子，就會受急冷而裂斷。石英玻璃的膨脹系數(shù)小，所以急熱和急冷不會炸裂。
玻璃的硬度僅次于金剛石、碳化在等料，比一般的金屬硬，玻璃硬度雖然很大，但是很脆，不耐沖擊，所以在出土文物中玻璃制品較少。
玻璃的透光性能好。光在玻璃中會發(fā)生折射，因此制造光學儀器和設(shè)備的玻璃不是一般的普通玻璃，而要用特殊制造的光學玻璃。制造光學玻璃時，原料中不能含有鐵之類的雜質(zhì)。有時要加入稀土原料，如氧化鑭等。熔煉過程中要不停地攪拌，防止氣泡產(chǎn)生。有些高級光學玻璃要用比黃金還要貴重的白金坩堝熔煉。煉制中還要退火，即加熱到一定溫度，再逐漸降低溫度，使玻璃的各部分均勻。
玻璃種類很多，如制造光學儀器的鉛玻璃，制造化學儀器的酸鹽玻璃，耐沖擊的鋼化玻璃等。
常用的有色玻璃是在原料中加金屬的氧化物或金屬。如氯化鉆使玻顯紅色，加人氧化亞銅顯深紅色，二氧化錳使玻璃顯紫色，微量的絡(luò)的化合物使玻璃顯綠色。
夏天人們常常戴一副有色眼鏡來保護眼睛免受陽光的強烈刺激。什么鏡片好呢?戴黃綠色的看東西最清楚;綠色和茶色鏡片都能吸收紫外線和紅外線;灰色鏡片的玻璃是中性玻璃，它既能阻擋耀眼的陽光，又不改變外界景物的顏色;變色鏡片是在玻璃中加進金屬鹵化物制成的。
有人推崇水晶眼鏡，說水晶不傷眼睛，使人感到清涼，這是沒有根據(jù)的。水晶對紫外線和紅外線均無吸收本領(lǐng)，這兩種有害的射線可以暢行無阻地透過鏡片進入眼睛里，水晶比玻璃容易傳熱，實際上應(yīng)該說是戴水晶眼鏡“燒”眼睛。
除了常見玻璃外，人們?yōu)榱藵M足各種不同的需要，通過改變玻璃的成分和結(jié)構(gòu)，制造出各種各樣、性能各異的玻璃。如感光玻璃、玻璃纖維光導纖維、微晶玻璃等。
微晶玻璃的強度比一般的玻璃高出幾倍以至幾十倍，比一些金屬、巖石、不銹鋼的強度都高。密度比鋁還小，耐高溫，加熱到1000℃0以上也不變軟，迅速冷卻到5℃也不會炸裂。微晶玻璃用途十分廣泛，可做汽輪機葉片、噴氣發(fā)動機噴嘴、導彈頭部防護罩等。今后，玻璃的用途將有更大的發(fā)展。
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