百萬網(wǎng)友圍觀用剪刀剪玻璃,其實這是流傳了數(shù)百年的化學技術(shù)
2020-09-20 22:00
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大家試過剪玻璃嗎?這不是天方夜譚。
實際上,利用水切割玻璃的技術(shù)有數(shù)百年的歷史。莫納什大學的工程師 Ralph Klimek 介紹,以前的玻璃工就常用這招像剪窗花一樣剪玻璃。沒有水的時候,他們會用口水潤濕的手指摩擦玻璃,然后再剪。
簡單來說,水為剪刀加持了魔法化學buff,相當于讓剪刀一下子硬上了20倍。這件事要從玻璃的構(gòu)成說起。玻璃的主要成分是二氧化硅,硅和氧形成了一個四面體的結(jié)構(gòu),四個氧原子包著一個硅原子。不過,四面體二氧化硅有一個特點,那就是容易受到水中氫氧根的親核攻擊:硅原子更容易受到氫氧根的吸引,因此硅氧之間的共價鍵很容易被氫氧根打斷。這個過程就是玻璃的水解。玻璃被研究得挺多的一種腐蝕反應就是氫氧根的水解作用。 | 相關閱讀(把科學帶回家)
實際上,利用水切割玻璃的技術(shù)有數(shù)百年的歷史。莫納什大學的工程師 Ralph Klimek 介紹,以前的玻璃工就常用這招像剪窗花一樣剪玻璃。沒有水的時候,他們會用口水潤濕的手指摩擦玻璃,然后再剪。
簡單來說,水為剪刀加持了魔法化學buff,相當于讓剪刀一下子硬上了20倍。這件事要從玻璃的構(gòu)成說起。玻璃的主要成分是二氧化硅,硅和氧形成了一個四面體的結(jié)構(gòu),四個氧原子包著一個硅原子。不過,四面體二氧化硅有一個特點,那就是容易受到水中氫氧根的親核攻擊:硅原子更容易受到氫氧根的吸引,因此硅氧之間的共價鍵很容易被氫氧根打斷。這個過程就是玻璃的水解。玻璃被研究得挺多的一種腐蝕反應就是氫氧根的水解作用。 | 相關閱讀(把科學帶回家)
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山居一隅伴孤鶴
水這么柔性且不具腐蝕性的流體怎么能夠切割玻璃呢?這樣似乎只出現(xiàn)在動畫片里哄哄小朋友的情節(jié),的確能在我們的現(xiàn)實生活中發(fā)生;更何況幾百年前的工匠就用這樣一種“土方子”來操作,想必背后一定是有一些科學原理的,這其實是水和外力(剪刀)相互助攻的結(jié)果:剪刀切入讓玻璃開始產(chǎn)生破裂,從而有助于水分子中氫氧根加速分解玻璃二氧化硅分子中的硅原子,反過來又減少了切割玻璃所需要的外力(這與堿性溶液的效果如出一轍)。因而對于很多水下玻璃工程,防范水解作用也與堿性污染物同樣重要。