1,石英砂就是我们俗称且常见的沙子。石英砂分为精制石英砂、普通石英砂和高纯石英砂。主要含有二氧化硅,还含有少量的氧化铝、氧化铁、铅、硼、镁、钠等等。
2,石英砂制造玻璃主要利用的是其中的二氧化硅。二氧化硅的熔点很高,需加入纯碱碳酸钠降低熔点,冶炼成水玻璃,再加入石灰石碳酸钙,三者一起制作成普通的玻璃。
3,玻璃的主要成分是二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。
4,其反应的原理是:
Na2CO3+SiO2高温=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2高温=CaSiO3+CO2↑
普通玻璃的成分是硅酸钙、硅酸钠与二氧化硅三者的混合物。玻璃的主要成分是二氧化硅,为什么要加入纯碱和石灰石?因为石英砂中二氧化硅的熔点太高,需要降低熔点,加入碳酸钠、碳酸钙更能根据比例的不同,再加入氧化铝等使玻璃具有延展性、稳定性以及一定的机械强度。
5,玻璃的使用
玻璃中因为含有二氧化硅,不能长时间的盛放碱液。因为在石英砂中二氧化硅的测定的方法中,就是使用的氢氧化钾与石英砂中二氧化硅进行熔融,使氢氧化钾与石英砂中二氧化硅反应生成了硅酸钾。硅酸钾再参与后续的反应。氢氧化钾与氢氧化钠都属于碱液,氢氧化钠也会与石英砂中的二氧化硅反应生成硅酸钠,所以玻璃不能长时间放置碱液。长时间放置会出现玻璃塞与玻璃瓶体腐蚀黏连在一起的情况。
2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O;2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O(Na2SiO3硅酸钠又俗称水玻璃,水玻璃黏稠的,溶于水)
6,同样玻璃容器也不能盛放氢氟酸,氢氟酸也会腐蚀玻璃中的二氧化硅。我们常见的玻璃花,就是玻璃成品后,再用氢氟酸进行刻花的。4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
因为二氧化硅还会与多量的氢氟酸生成氟硅酸H2SiF6,所以在加入氢氟酸制造玻璃花时,要控制氢氟酸的量为少量。这一点在我们的玻璃刻花的工艺中也不是担心的问题。因为我们是在大面的玻璃上刻花,向玻璃上涂氢氟酸,氢氟酸的量是比玻璃中的二氧化硅少许多的,所以发生的是4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O反应。只有将少量玻璃浸泡到氢氟酸溶液中,使二氧化硅少量,氢氟酸多量时,才会出现二氧化硅与氢氟酸反应生成氟硅酸的反应,SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O。
氢氟酸对玻璃刻花的步骤:先将熔化的石蜡均匀的涂在玻璃上。然后刻画想要的图案,此时图案的部分的蜡被清除掉,再将氢氟酸涂抹在图案的部分,等待一定的时间,冲洗掉上面的氢氟酸,再刮去石蜡就可以看到美丽的花纹。