沙子、玻璃，這兩種東西在我們的生活中無(wú)處不在，也是和人們的生活有著密不可分的聯(lián)系。但是我們平時(shí)很難將這兩種東西聯(lián)系到一起去，但是最近國(guó)外有一群年輕人，他們可是將這兩種風(fēng)馬牛不相及的東西多少沾上了點(diǎn)親戚，沒(méi)錯(cuò)，他們就是想用沙子制成玻璃。

同宗同源

為什么他們會(huì)想著用沙子來(lái)煉制玻璃呢，原因就是這二者的化學(xué)成分很相近。玻璃的主要成分是二氧化硅，而沙子的主要成分也是二氧化硅，尤其是在沙漠中的沙子，幾乎沒(méi)有別的雜質(zhì)，所以二氧化硅的純度也就特別的高，那么將這種沙子加熱到2000度以上是否就能制出玻璃呢？那就讓我們一起來(lái)看一看這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。

煉制的過(guò)程

首先我們要知道，沙子這種東西可是十分耐熱的，就算是將巖漿澆到上面也是不為所動(dòng)，所以只能將其放在加熱的容器里，隨著溫度的逐漸升高，我們可以發(fā)現(xiàn)原本淡黃色的沙子顆粒就已經(jīng)融化成了粘稠的液體，不過(guò)這時(shí)候還不足以定型，需要拿出來(lái)用火槍進(jìn)行二次加熱。

這時(shí)沙子的液體變得十分光滑且有一些透亮，最后將所有的液體倒在鋼板上，壓成薄片，冷卻后我們可以發(fā)現(xiàn)它確實(shí)給我們一種玻璃的感覺(jué)，有一種晶瑩剔透的美。那么沙子究竟是經(jīng)歷了什么才會(huì)從一個(gè)實(shí)心顆粒變成了晶瑩剔透的二氧化硅制品呢？

沙子發(fā)生變化的原因

我們?cè)陲@微鏡下看到的沙子其實(shí)是許多物質(zhì)混合在一起的，有許多晶瑩剔透像玻璃一樣的東西那就是二氧化硅，那么我們?cè)诘玫缴匙犹釤捄蟮牟Ａr(shí)，雖然是晶瑩剔透，但是還達(dá)不到實(shí)用的地步，這是因?yàn)槭裁茨兀?/p>

1.原子之間重新組合

最主要的一個(gè)原因就是我們?cè)趯?duì)沙子進(jìn)行加熱時(shí)，破壞了二氧化硅的分子結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，沙子中原本的二氧化硅結(jié)構(gòu)是一個(gè)硅原子上連接四個(gè)氧原子，但是當(dāng)你用高溫加熱時(shí)，會(huì)使它們之間的共價(jià)鍵斷裂，處于游離狀態(tài)，當(dāng)再進(jìn)行冷卻時(shí)，這些原子就會(huì)隨意、隨機(jī)結(jié)合。

這也就發(fā)生了無(wú)定形變化，雜亂無(wú)章的結(jié)構(gòu)就導(dǎo)致了二氧化硅變成了非二氧化硅，但這發(fā)生的只是物理變化而已，所以物理性質(zhì)也就發(fā)生了及相應(yīng)的變化。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，就像是將許多碎冰塊放在一起，然后將它們?nèi)诨儆靡粋€(gè)更大的容器將其放進(jìn)冰箱里，這樣就得到了一個(gè)更大的冰塊，只不過(guò)水變成冰時(shí)原子之間的共價(jià)鍵并不會(huì)發(fā)生變化。

2.存在一些其他雜質(zhì)

第二個(gè)原因就是沙子中可能還存在一些其他的物質(zhì)，它們的存在也會(huì)影響成品的物理性質(zhì)，比如顏色和硬度、純度等等。看到這有的朋友不禁問(wèn)了，那么我們將沙子提純一下是不是就可以制作玻璃了呢？畢竟我國(guó)有著大沙漠、大荒漠，如果可以的話不就能大大的節(jié)約玻璃的生產(chǎn)成本了嗎？其實(shí)說(shuō)實(shí)話，理想和現(xiàn)實(shí)是有差距的。

為何不能將沙漠中的沙子制作成玻璃節(jié)約資源？

1.玻璃的生產(chǎn)流程，生產(chǎn)的原材料不同

或許你看了上面的內(nèi)容認(rèn)為玻璃制作的過(guò)程很簡(jiǎn)單，僅僅是幾粒沙子就將問(wèn)題解決了，那你就太單純了。玻璃是一種無(wú)機(jī)非金屬材料，雖然主要原料是二氧化硅，但是還需要多種無(wú)機(jī)礦物作為輔料，如硼砂、硼酸、碳酸鋇、石灰石等。

我們市面上見(jiàn)到的玻璃的化學(xué)組成一般是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，我們可以看出主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種沒(méi)有固定規(guī)則和結(jié)構(gòu)的晶態(tài)固體。首先在原料的問(wèn)題上沙子就顯得手無(wú)縛雞之力了。

2.制備的溫度不同

其次在制備玻璃時(shí)，首先要將原料進(jìn)行粉碎，潮濕的要將其進(jìn)行干燥處理，最重要的一步就是除鐵，否則會(huì)影響玻璃的質(zhì)量，然后將預(yù)加工原料放在池窯或者坩堝窯中進(jìn)行加熱，溫度在1550攝氏度到1600攝氏度之間，要保證它們受熱均勻，無(wú)氣泡產(chǎn)生，符合成型要求的液態(tài)玻璃。最后將液態(tài)玻璃放到模具里面，加工成需要的玻璃、平板、或一些其他器皿等。

但是上文中說(shuō)到，用沙子制備玻璃需要加熱到2000度以上，當(dāng)溫度高到了一定程度，物質(zhì)極容易因溫度的變化而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，所以在這400多度的溫度差中，混合物將會(huì)發(fā)生什么樣的變化都是未知的，同樣也會(huì)對(duì)玻璃的質(zhì)量造成一定的影響，所以相比而言，用沙子煉制玻璃的想法還是有點(diǎn)不太真實(shí)。

3.能否將沙子中的石英砂提煉出來(lái)

沙子的形成就是各種巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后形成的細(xì)小顆粒，那么既然沙子中含有大量的二氧化硅，我們?yōu)楹尾粚⒍趸韬Y選出來(lái)然后再為玻璃制造業(yè)做貢獻(xiàn)呢？這個(gè)想法其實(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但是實(shí)施起來(lái)就面臨著很嚴(yán)峻的考驗(yàn)，我們?nèi)绾螌⒍趸杼釤挸鰜?lái)？

沙子中各種物質(zhì)交互錯(cuò)雜，形狀大小甚至密度都極有可能相似，想要通過(guò)篩子篩、或者是密度分離法顯然是不太可能的，那也總不能讓人工每天在顯微鏡下一個(gè)一個(gè)挑吧，還沒(méi)等制出玻璃，公司就會(huì)因?yàn)槿斯べM(fèi)而破產(chǎn)了。

想象一下，我們中國(guó)有無(wú)邊無(wú)際的沙漠，如果真的可以用其中的沙子來(lái)做一些什么的話，早就有人去實(shí)施了。但是今天我們所做的這種實(shí)驗(yàn)，相信對(duì)未來(lái)的科學(xué)發(fā)展也有一定的積極意義。

石英砂具有得天獨(dú)厚的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其在航空、航天、電子、機(jī)械和當(dāng)今飛速發(fā)展的IT產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，尤其是其內(nèi)部分子鏈結(jié)構(gòu)、晶體形態(tài)和晶格變化規(guī)律給我們的制造業(yè)和生活帶來(lái)了許多的便利。其耐高溫、低熱膨脹系數(shù)、高絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、共振效應(yīng)及其獨(dú)特的光學(xué)特性在許多高科技產(chǎn)品中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。