玻璃上的花紋是怎麼產生的
也許有人會說,這有什麼難的,只要找一個比玻璃堅硬的東西,就能在它上面刻出花紋。金屬的硬度般都比玻璃高,我們可以找一把鐵刀,看看能不能用它在玻璃上刻出花紋來。只要這樣試過的人們就會知道,這樣在玻璃上是刻不出花紋來的。
那麼,人們究竟是怎樣刻出這些花紋的呢?這就不得不要說出一種至關重要的化學物質了,氫氟酸是一種能強烈地腐蝕玻璃的化學物質。人們利用氫氟酸的這一特性,在玻璃上塗一層石蠟,再用刀子劃破蠟層刻成花紋,塗上氫氟酸。只需要過上一會兒,洗去殘餘的氫氟酸,刮掉蠟層,玻璃上就會出現美麗的花紋。因此,我們平常見到的玻璃杯上的刻花,玻璃儀器上的刻度,都是用氫氟酸“刻”成的。
生產雕花玻璃過程所依據的化學原理是:由於Si—F鍵的鍵能大於Si—O鍵的鍵能,因此,氫氟酸中的F與玻璃中的Si能夠形成性能更爲穩定的Si—F鍵,迫使SiO2中的Si—O鍵斷裂,生成具有揮發性能的四氟化硅氣體(SiF4),並放出熱量,該反應在常溫下便可進行。其化學反應方程式爲:SiO2+4HF=SiF4(氣體)+2H2O。
那氫氟酸到底是什麼呢?氫氟酸是氟化氫氣體的水溶液,爲無色透明至淡黃色冒煙液體,具有刺激性氣味。氫氟酸最明顯的特點是腐蝕性非常強,它能和大多數金屬、非金屬發生反應。此外,氫氟酸還對硅的化合物具有強腐蝕性,將氟化氫氣體溶於水得到的氫氟酸溶液可用於雕刻玻璃,因爲氫氟酸可以與玻璃的主要成分二氧化硅發生反應,而其他強酸則不能,質量濃度爲1.5%的氫氟酸溶液即可腐蝕玻璃以達到雕花的目的。
氫氟酸在工業中的用途非常廣泛,主要是被用爲生產碳-氟工業產品,比如冰箱和空調中所用的製冷氟利昂。因爲氫氟酸能溶解氧化物,所以它在鋁和鈾的提純中起着重要作用。氫氟酸也用來清洗鑄件上的殘砂、控制發酵、電拋光和清洗腐蝕半導體硅片。在工業的煉油廠中,氫氟酸是一種催化劑,可以用作催化異丁烷和丁烷的烷基化反應,氫氟酸還可以用作除去不鏽鋼表面的含氧雜質,表現在“浸酸”過程中。
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