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第16章 奇妙的雕刻家

玻璃是我们都很熟悉的东西,现在它已经被广泛的应用到日常生活中,这是由于它的透明、不生锈、抗腐蚀的这些特性决定的,这些优点是其他材料望尘莫及的。在埃及古墓中发掘出来的玻璃项珠,在地下埋了4000多年,但至今仍然闪耀着美丽的光泽。

玻璃主要是由石英石(二氧化硅)组成的,它十分的坚硬,另外,它还具有透明的特性,被广泛地用作窗户玻璃、光学仪器,以及各种化学和生活容器。化学上的各种实验,人们总是希望能直接的看到容器内的化学反应,所以这只有玻璃能胜任,因为它不光透明,而且还能抗各种化学物质腐蚀。一般的金属遇到酸以后就发生化学反应,连最稳定的金子,在遇到“王水”时,也会被溶解。但是唯独玻璃不怕盐酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蚀。只有苛性碱才能把玻璃的一层表皮略微腐蚀。所以玻璃成了化学家的宠儿,甚至成了化学家的代称“玻璃试管专家”。

玻璃虽然易碎,但是却很硬,它能承受的压力远远超过了生铁。有人做过这样的实验:在同样大小的生铁块和玻璃块上加压重物。当重量达到50公斤时,生铁块被压碎了,但玻璃却安然无恙。一直地加压到90公斤以上时,玻璃块才破碎。面对这样坚硬的脾气,如果我们用普通钢材做的刀、剪、锥、锯都不能动它分毫时,用高级的合金钢做的刀和金刚砂轮在玻璃上才能刻画出痕迹来。

既然玻璃是这样的坚硬,那么我们怎样才能在上面方便地加工出各种美丽的花纹呢?不用着急,正如俗话说的,“卤水点豆腐,一物降一物”。有一种酸——氢氟酸,就能轻易地降服坚硬的玻璃,在玻璃上“雕刻”出花纹、人物等各种图案,真是一个“雕花”能手。氢氟酸怎么具有这么巨大的本领呢?

氟是最活泼的非金属元素。氟和氢能轻易结合,而生成氢氟酸。氟活泼到几乎能与所有的元素发生反应,氢氟酸也继承了它的特性,从而具有很强的腐蚀性,能够与大多数的金属和非金属发生反应。

氢氟酸与玻璃相遇时就会和玻璃的化学成分发生化学反应:SiO2+4HFSiF4+2H2O

玻璃的主要成分(二氧化硅)与氢氟酸发生反应,能生成挥发性的四氟化硅气体和水,于是玻璃被腐蚀,成为毛玻璃,这也就是雕花的秘密。美丽的玻璃花也点缀了人们的生活。

如果要制造量筒和量杯上的刻度,先把量筒放在溶化了的石蜡中浸一下,用力刮掉刻度位置上的蜡,再涂上氢氟酸(或放在氟化氢气体中)进行腐蚀。因为氢氟酸不和石蜡发生反应,所以被腐蚀的只有量筒上刻去石蜡的地方,等多余的氢氟酸和石蜡脱去后,量筒等仪器上就会显出蚀成的刻度线来,量筒也就制好了。

由于玻璃会被氢氟酸腐蚀,所以玻璃瓶内不能储放氢氟酸,而要放在聚乙烯塑料中,在做实验时,可以把它放在铜制器皿中。因为铜制器皿经过氢氟酸腐蚀后会在表面上生成一层氟化铅PbF2,保护铅不再被腐蚀。另外需要我们注意的是,氢氟酸有毒,所以实验一定要有通风的条件。

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