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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!

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?

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!

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?

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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”。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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,也就导致氢氧根找不到它能攻击的弱点。

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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。

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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。

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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。

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