玻璃的化学成分是什么?

玻璃确实是一种具有悠久历史和迷人化学成分的超冷液体。

除了塑料,每个人使用最多的材料之一是玻璃。它的透明度使其非常适合用于窗户,它的刚性使它适用于许多类型的容器,它可以熔化和改造成许多不同的形状。它是由什么制成的,为什么如此特别?

过冷液体

技术术语“玻璃”实际上指的是一种物质状态,而不是一种特定的化学物质。它可以被定义为冷却到刚性而不结晶的非晶固体。本质上它是一种过冷的液体,它可以被认为是一种非常粘稠的液体。这是怎么回事?

Soda-Lime-Silica

普通的商用玻璃是由沙子制成的,沙子是二氧化硅或二氧化硅。二氧化硅具有巨大的晶体结构,它是由硅原子与氧原子共价结合而成,氧原子又与其他硅原子共价结合,以此类推。它是一种非常坚硬的结构,需要非常高的温度才能融化,因为共价键需要被打破。这个熔点可以通过加入一种叫做助熔剂的化学物质来降低。在普通玻璃中,助熔剂是碳酸钠,在玻璃中变成氧化钠或苏打。在玻璃中加入碳酸钙或石灰作为稳定剂,防止玻璃溶于水。

非晶态结构

当钠石灰硅混合物熔化时,它就变成无定形。这意味着它的原子排列是不规则的、随机的。这种混合物被迅速冷却,这样这种无定形结构就没有时间形成规则结构或晶体。这种结构决定了玻璃的许多重要特性。最重要的是,它没有明显的熔点,相反,它的粘度降低,所以它开始流动,可以模塑或吹制。

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历史

玻璃已经使用了数千年,在美索不达米亚地区发现的器皿可以追溯到公元前1500年。埃及人通过添加过渡金属矿石来制作彩色玻璃器皿。罗马人会吹玻璃,所以普通百姓也可以使用。铅水晶玻璃是17世纪在英国发明的。它含有氧化铅,使其发光,使其更容易切割和雕刻。

派热克斯玻璃

玻璃工业最近最重要的发展是硼硅酸盐玻璃的发明,其商品名称为“耐热玻璃”。这是通过在初始混合物中加入硼砂或硼酸钠制成的。这会在玻璃中形成氧化硼,并赋予玻璃重要的新特性。硼硅玻璃比普通玻璃更坚韧,它能承受更高的温度和快速的温度变化,而且耐化学性更强。这意味着它现在被用于烤箱和实验室玻璃器皿。

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