迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!


迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!
文章图片
迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!
文章图片
迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!
文章图片
迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!
文章图片
迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!
文章图片
小伙们在日常生活中天天都能看到玻璃 , 你是否知道你看到的那些玻璃 , 也能像纸一样被人们任意裁剪吗?这种不可思议的科学现象究竟是什么原理?
其实 , 这种现象很早以前就被人们发现了 , 它真的存在!我们甚至不需要什么高大上仪器的帮助下 , 就能完成 , 你只要拥有这样东西就可以让神奇的一幕发生 , 它就是水 。
在水中 , 人们拿起剪刀 , 之后就能让玻璃像纸一样被裁剪 , 人们发现玻璃既没有崩坏掉 , 也没有稀碎的玻璃碴 , 它甚至还能剪出形状 , 这是为何?
其实这其中的原理还真有点复杂 。 首先我们要知道 , 玻璃的主要成分叫做二氧化硅 , 从化学键来看 , 硅和氧遇上后 , 它们会默契
的形
成一个四面体结构 , 大致可描述为是4个氧原子包围了1个硅原子 , 而存在于硅原子和氧原子之间的 , 它们就是让两者相互结合的共价键 。 不过 , 这个堪称顽固的四面体二氧化硅仍然存在一个弱点 , 那就是它很容易受到水中这种名为氢氧根的亲核攻击 。 在它的攻击下 , 硅原子十分容易被氢氧根拉拢 , 妥协后的硅原子 , 会因硅氧之间原本存在的共价键 , 很容易被氢氧根折断 。 这种过程被认为称为“玻璃的水解” 。
简单来说 , 在氢氧根的打压下 , 导致玻璃分子原本稳固的结构崩塌了 , 硅原子和氧原子也因此断裂 。 这么看来 , 在水下人们在剪玻璃的时候 , 水会帮你将玻璃从内部弱化 , 从而使得我们在裁剪玻璃的时候格外轻松 。
你可以这么理解 , 将玻璃放在水下 , 这个时候玻璃表面能和水暗自结合 , 它们会因此不再孤单 , 它们的行为顺带缩小了水和内部玻璃结构的能量差 。 或者说 , 一片玻璃在没有丢入水里之前 , 它原来的分子十分和谐 , 它们手拉着手 。 当玻璃被放置在水里后 , 这一现象发生了改变 , 一旦水分子发现 , 之前手拉着手的它们有所懈怠 , 导致它们之间的关系不那么坚不可破的时候 , 水分子就去顺势而上 , 破坏玻璃内部存在细小裂纹的分子连接区域里 , 这会使得此时的玻璃很容易被裁剪 。
玻璃工人们在切割玻璃的时候 , 也总结出了这么一条经验 , 那就是他们会在切割刀划过的玻璃面上沾点水 , 之后人们想要折断它就会很轻松 。 这一点就利用到了水能够降低人们裁剪玻璃时所需的外力 , 并且也很容易让它已经出现的裂口更容易控制 。
去过眼镜店配眼镜的朋友可能会发现 , 在制作眼镜片的时候 , 工作人员会向镜片不停地喷水 , 之所以这么做就是为了让玻璃更听话 , 更易被打磨 。
看到这 , 我想很多人会问:那为什么我们在洗杯子或是喝水的时候 , 那些玻璃不会破碎呢?这是因为你手中的那个玻璃器皿没有裂痕 , 它处于完好的状态 , 也就导致氢氧

找不到它能攻击的弱点 。
还有一个原因是在室温环境下 , 水里的氢氧根相对较少 , 这使得 , 该环境下 , 完好的玻璃被水解的速度变得异常缓慢 , 有一组数据指出 , 将二氧化硅玻璃丢在pH值为8以下的溶液里 , 一年下来 , 它只能水解10纳米左右 。
如果说这个玻璃容器上有细小的裂痕 , 或是说它经常被人们拿来盛放碱性高温液体的话 , 那么这个玻璃容器的水解速度就会有明显的改观 。 有些人在生活中可能会发现一些用久了玻璃杯 , 它们的表面看上去并不清透 , 似乎被一层白雾包裹 , 这层白雾怎么洗都洗不干净 , 这其实就是水解等腐蚀作用留下的印记 。
【迷魂|神奇的科学现象:把玻璃放在水中,就可以用剪刀随意的裁剪!】总的来说 , 我们可以将玻璃看作 , 它是由不少四面体为基本单位串连而成的一个巨大网状构造 。 这种网状构造能在外力的施压下被扯破 , 比方说水就能让这种网状构造的破裂程度开启快进模式 , 然后在此发生分解反应 , 从而加速这一裂纹的扩长路径 。