玻璃

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玻璃的由来及历程

关于玻璃——这一现代生活中司空见惯的建筑材料的发明过程,有一段颇富传奇色彩的故事:

很久以前的一个阳光明媚的日子,有一艘腓尼基人的大商船来到地中海沿岸的贝鲁斯河河口,船上装了许多天然苏打的晶体。对于这里海水涨落的规律,员们并不掌握。当大船走到离河口不远的一片美丽的沙洲时便搁浅了。被困在船上的腓尼基人,索性跳下1大船,奔向这片美丽的沙洲,一边尽情嘻戏,一边等候涨潮后继续行船。中午到了,他们决定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上到处是软软的细沙,竟找不到可以支锅的石块。有人突然想起船上装的天然结晶苏打,于是大家一起动手,搬来几十块垒起锅灶,然后架起木柴燃了起来。饭很快做好了。当他们吃完饭收拾餐具准备回船时,突然发现了一个奇妙的现象:只见锅下沙子上有种东西晶莹发光,十分可爱。大家都不知道这是什么东西,以为发现了宝贝,就把他收藏了起来。其实,这是在烧火做饭时,支着锅的苏打块在高温下和地上的石英砂发生了化学反应,形成了玻璃。

聪明的腓尼基人意外地发现这个秘密后,很快就学会了制作方法,他们先把石英砂和天然苏打搅拌在一起,然后用特制的炉子把它们熔化,再把玻璃液制成大大小小的玻璃珠。这些好看的珠子很快就受到外国人的欢迎,一些有钱人甚至用黄金和珠宝来兑换,腓尼基人由此发了大财。

当然,这个故事是否真实可信,已难以考查,但实际上,早在公元前2000年,美索不达米亚人就已开始生产简单的玻璃制品了,而真正的玻璃器皿则是于公元前1500年在埃及出现的。从公元前9世纪起,玻璃制造业日渐繁荣。到公6世纪前,在罗得岛和塞浦路斯岛上已有玻璃制造厂。而建于公元前332的亚历山大城,在当时就是一个生产玻璃的重要城市。

从公元7世纪起,阿拉伯一些国家如美索不达米亚、波斯、埃及和叙利亚,其玻璃制造业也很繁荣。它们当时已能够用透明玻璃或彩色玻璃制造清真寺用的灯。

在欧洲,玻璃制造业出现的时间比较晚。在大约18世纪之前,欧洲人都是从威尼斯购买高级玻璃器皿。一个伦敦商人于 1669 9 17日寄给威尼斯玻璃制造商的一封信中写道,“……我们特别需要平的玻璃板,请不要把包好的镜片玻璃放在装酒杯的箱子底下运输!最好用一两个牢固的箱子仔细包装……”这种情况随着18世纪欧洲人雷文斯克罗特发明一种透明性更好的铝玻璃逐步改变,玻璃生产业由此在欧洲兴盛起来。

玻璃是一种价格低廉的人造宝石,用于仿制天然珠宝玉石,如玉髓、石英、绿柱石(祖母绿和海蓝宝石)、翡翠、软玉和黄玉等等。宝石学上所指的用于仿宝石的玻璃是由氧化硅(石英的成分)和少量碱金属元素如钙、钠、钾或铅、硼、铝、钡的氧化物组成。

作为宝石仿制品的玻璃主要有两种类型:冕牌玻璃和燧石玻璃。冕牌玻璃最常用成分是硅、苏打和石灰,和制作瓶子、光学玻璃等所用的材料相同; 燧石玻璃除了含有硅和苏打以外,以氧化铅代替了冕牌玻璃中的石灰,所以也叫铅玻璃。由于铅的存在使其折射率和色散都提高了,因此燧石玻璃制作的仿宝石往往很逼真。同时可以在熔融的玻璃原料中加入微量元素使玻璃呈现各种各样的颜色,


加入Mn得到紫色、加入Co得到蓝色、加入Cr得到绿色、加入Cu得到红色等等。

一般说来,区分玻璃和宝石还是比较容易的。宝石都是晶体,传热比较快,玻璃是没结晶的非晶质,传热比较慢。因此,用手触摸样品,天然宝石有一种冰凉感, 而玻璃则有温感。用舌尖舐样品确定凉或温会更灵敏些,可以。此外, 放大镜观察, 玻璃的表面和内部常有弯曲或旋涡状的细线纹,其外观很象将蜂蜜或胶水倒入清水后加以搅拌时,由于混合不均匀所产生的现象; 玻璃内部还经常出现圆珠状、椭圆状、扁平状等各种各样的气泡,用放大镜也很容易观察到。因, 凡是见到上述现象的样品,可以断定它是玻璃而不是天然的宝石。 玻璃之一

玻璃 由电熔体冷却而成的固态无定形混合物。一般脆而透明,化学成分比较复杂,主要成分为硅酸盐。

普通玻璃是由纯碱、石灰石、石英和长石为主要原料,混合后在玻璃窑里熔融、澄清、匀化后加工成形,再经退火处理而得玻璃制品,普通玻璃主要成分大致为CaONa2O6SiO2,它是磷酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔合在一起的物质。没有一定的熔点,在某一温度范围内软化,在软化时可以制成任何形状的制品。除普通玻璃外,还有以硼酸盐、磷酸盐、氟化物为主的特种玻璃。 如果在原料中加入乳浊剂如萤石、磷酸钙等就制得不透明的乳浊玻璃。如在原料中加入着色剂如氧化钴和氧化镍等就制得有色玻璃。 将普通玻璃加热到接近软的温度后,急速均匀冷却可制得钢化玻璃(淬火玻璃)它的机械强度比普通玻璃大46倍,不易破碎,在破碎时成为碎渣,因此是一种安全玻璃。 玻璃是重要的建筑材料,还用于照明和生活用品。 玻璃之二

玻璃生产是物理化学变化过程

在生产玻璃时,熔炉里的原料熔融后发生了比较复杂的物理化学变化。以普通玻璃生产为例,主要反应过程是下列几个步骤: 开始加热时,粉料在100120℃的范围内开始脱水,在600℃时,石灰石和纯碱通过下列反应生成钙钠的复盐。

CaCO3Na2CO3CaNa2(CO3)2

600680℃时,所生成的复盐与SiO2开始反应: CaNa2(CO3)2+2SiO2=Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑

740800℃时,低熔混合物〔Na2CO3CaNa2(CO3)2〕开始熔化,并不断地和SiO2作用:

Na2CO3CaNa2(CO3)23SiO2 =2Na2SiO3CaSiO33CO2↑

CaO熔体与SiO2的反应是在890900℃时开始的。 CaCO3SiO2=CaSiO3CO2↑

1010℃时,尚未起反应的CaO也和SiO2形成硅酸钙。 CaO+SiO2CaSiO3


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