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百万网友围观用剪刀剪玻璃,其实这是流传了数百年的化学技术

百万网友围观用剪刀剪玻璃,其实这是流传了数百年的化学技术

2020-09-20 22:00
大家试过剪玻璃吗?这不是天方夜谭。

实际上,利用水切割玻璃的技术有数百年的历史。莫纳什大学的工程师 Ralph Klimek 介绍,以前的玻璃工就常用这招像剪窗花一样剪玻璃。没有水的时候,他们会用口水润湿的手指摩擦玻璃,然后再剪。

简单来说,水为剪刀加持了魔法化学buff,相当于让剪刀一下子硬上了20倍。这件事要从玻璃的构成说起。玻璃的主要成分是二氧化硅,硅和氧形成了一个四面体的结构,四个氧原子包着一个硅原子。不过,四面体二氧化硅有一个特点,那就是容易受到水中氢氧根的亲核攻击:硅原子更容易受到氢氧根的吸引,因此硅氧之间的共价键很容易被氢氧根打断。这个过程就是玻璃的水解。玻璃被研究得挺多的一种腐蚀反应就是氢氧根的水解作用。 | 相关阅读(把科学带回家)
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山居一隅伴孤鹤

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水这么柔性且不具腐蚀性的流体怎么能够切割玻璃呢?这样似乎只出现在动画片里哄哄小朋友的情节,的确能在我们的现实生活中发生;更何况几百年前的工匠就用这样一种“土方子”来操作,想必背后一定是有一些科学原理的,这其实是水和外力(剪刀)相互助攻的结果:剪刀切入让玻璃开始产生破裂,从而有助于水分子中氢氧根加速分解玻璃二氧化硅分子中的硅原子,反过来又减少了切割玻璃所需要的外力(这与碱性溶液的效果如出一辙)。因而对于很多水下玻璃工程,防范水解作用也与碱性污染物同样重要。

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