玻璃
玻璃是一種透明,不透氣,並具一定硬度的物料。玻璃在日常環境中呈化學惰性,亦不會與生物起作用。玻璃一般不溶於酸(例外:氫氟酸與玻璃反應生成SiF4,從而導致玻璃的腐蝕);但輕微溶於強鹼,例如氫氧化銫。
狹義的玻璃定義為:熔融物在冷卻過程中不發生結晶的無機物質。根據這個定義,用熔融法以外的其他方法,如真空蒸發、放射線照射、凝膠加熱等方法製作的非晶態物質不能稱為玻璃。還有組成上不同於無機物質的非晶態金屬和非晶態高分子材料也不能稱為玻璃。然而,廣義的玻璃定義根據製成的材料狀態及性質等方法對玻璃進行科學的分類,若某種材料顯示出典型的經典玻璃所具有的各種特徵性質,那麼,不管其組成如何,都可以稱之為玻璃。
玻璃是一種無定形體。熔解的玻璃迅速冷卻(過冷),各分子因沒有足夠時間形成晶體而形成玻璃
強化玻璃、淬火玻璃或鋼化玻璃是由退火玻璃經過熱處理而製成。一般強化玻璃比退火玻璃的強度高4至6倍。原因是玻璃表面的輕微裂痕都會被應力所緊壓,而內層可能出現裂痕的可能性亦較低。但是強化玻璃亦有缺點。因為玻璃內的應力需要平衡,所以如果強化玻璃上出現任何損壞或裂痕,整塊玻璃都會碎成指甲大小、沒有尖角的碎片。所以對玻璃的切割及打磨處理需在強化工序前進行。而且與退火玻璃相比,強化玻璃的硬度較低,較容易被刮花。
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強化玻璃破裂的原因: |
二氧化矽(化學式:SiO2)是一種酸性氧化物,對應水化物為矽酸(H2SiO3)。二氧化矽是矽最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化矽約佔地殼質量的12%,其存在形態有結晶形和無定形兩大類,統稱矽石。
製造玻璃時一般會加入碳酸鈉(Na2CO3,即蘇打)與碳酸鉀(Potash,K2CO3,鉀鹼),這樣矽土熔點將降至攝氏1000度左右。但是碳酸鈉會使玻璃溶於水中,因此通常還要加入適量的氧化鈣(CaO)使玻璃不溶於水。
可見光透明是玻璃最大的特點,一般的玻璃因為製造時加進了碳酸鈉,所以對波長短於400nm的紫外線並不透明。如果要讓紫外線穿透,玻璃必須以純正的二氧化矽製造,這種玻璃成本較高,一般被稱為石英玻璃。純玻璃對紅外線亦是透明的,可以造成數公里長,作通訊用途的玻璃纖維。
玻璃的主要成份為石英
玻璃通常亦會加入其他成份。 例如看起來十分閃爍曜眼的水晶玻璃(Lead glass,又稱鉛玻璃)是在玻璃內加入鉛,令玻璃的折射係數增加,產生更為眩目的折射。 至於派熱克斯玻璃(Pyrex),則是加入了硼,以改變玻璃的熱及電性質。 加入鋇亦可增加折射指數。 製造光學鏡頭的玻璃則是加入釷的氧化物來大幅增加折射指數。 倘若要玻璃吸收紅外線則可以加入鐵,放映機內便有這種隔熱的玻璃。 玻璃加入鈰則會吸收紫外線。
有時在火山溶岩中會出現天然的玻璃,稱黑曜石或火山玻璃。黑曜石可以用來造成簡單的尖刀
二氧化矽與其它化合物在高溫下熔融,快速冷卻可以製得玻璃。它也是沙子和石英的主要成分。在半導體和太陽能板等應用中,是目前主要的原料。
碳酸鈣,俗稱灰石、石灰石、石粉、大理石、方解石,是一種化合物,化學式是CaCO3,呈鹼性,基本上不溶於水,溶於酸。
碳酸鉀(化學式:K2CO3, 英文名:Potassium carbonate),呈無色結晶或白色顆粒,能吸濕,可溶於水。其溶液呈弱鹼性。不溶於醇和醚。可由氫氧化鉀與二氧化碳反應得到。
氧化鈣,俗稱生石灰或石灰,化學式CaO,是常見的無機化合物。氧化鈣通常從石灰石或貝殼獲取,將含有碳酸鈣的物質加熱至900℃,使它分解成氧化鈣和二氧化碳。這是少數史前已為人所知的化學反應。
乾燥劑是指能除去潮濕物質中水分的物質,常分為兩類:化學乾燥劑,如硫酸鈣和氯化鈣等,透過與水結合生成水合物進行乾燥;物理乾燥劑,如矽膠與活性氧化鋁等,透過物理吸附水進行乾燥。