“玻雕”能手氫氟酸
玻璃最美妙的特性是透明,不生銹、抗腐蝕,這些優(yōu)點懸其他材料,如各種優(yōu)良的金屬、磚石及木材等望塵莫及的。從埃及古墓中發(fā)掘出來的玻璃項珠,在地下埋了四千多年,至今仍然象當年制成的那樣閃耀著美麗的光澤。
玻璃的主要成分是石英石即二氧化硅(SiO2),它十分堅硬,此外,它具有透明的特性,它被廣泛用作窗玻璃、光學(xué)儀器玻璃,以及各種化學(xué)和生活容器。人們在化學(xué)上的各種實驗,總希望能直接看到容器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),這只有玻璃才能勝任,因為它透明,而且還能抗各種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。一般的金屬遇到酸就要發(fā)生化學(xué)反應(yīng),連最穩(wěn)定的“金屬之王”的金子,在遇到由硝酸和鹽酸混合成的“王水”時,也被馴服而溶解了。唯獨玻璃不怕鹽酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蝕。只有苛性堿才能略微腐蝕玻璃的一層表皮。因此玻璃成了化學(xué)家的寵兒,甚至成了化學(xué)家的代稱。
玻璃雖易碎,但卻很硬,它受承受的壓力遠遠超過了生鐵。有人做過這樣的實驗;在同樣大小的生鐵塊和玻璃塊上加壓重物。當重量達到一百斤時,生鐵塊就被壓碎了,而玻璃卻安然無恙。一直加壓到一百八十斤以上時,玻璃塊才破碎。面對這樣堅硬的脾氣,如果我們用普通鋼材做的刀、剪、錐、鋸都不能動它分毫?xí)r,只有用高級合金鋼做的刀和金鋼砂輪才能在玻璃上刻劃出痕跡來。
可是玻璃這樣堅硬,我們怎樣才能方便地在上面加工出各種美麗的花紋呢?有一種酸——氫氟酸,這種化學(xué)物質(zhì)卻能輕易地降服堅硬的玻璃,而能在玻璃上“雕刻”出美麗的花紋、人物等各種圖案,真可謂一個“玻璃雕花”能手。氫氟酸為什么具有這么巨大的本領(lǐng)呢?
原來,氟是最活潑的非金屬元素。氟和氫能輕易地結(jié)合,生成氫氟酸。氟幾乎能和所有的元素發(fā)生反應(yīng),氫氟酸繼承了它的秉性,也具有了很強的腐蝕性,能和大多數(shù)金屬、非金屬發(fā)生反應(yīng)。
當氫氟酸遇到玻璃時就會和玻璃的化學(xué)成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng):
SiO2+4HF--SiF4+2H2O
玻璃中的主要成分二氧化硅與氫氟酸發(fā)生反應(yīng),生成了能揮發(fā)的四氟化硅氣體和水,于是玻璃被腐蝕,成為毛玻璃,這也就是雕花的秘密。美麗的玻璃花就成了一門工藝點綴了人們的生活。
如果人們要制造量筒,量杯上的刻度時,只要先將量筒放在溶化了的石蠟中浸一下,再用力刮去刻度位置上的蠟,再涂上氫氟酸(或放在氟化氫氣體中)進行腐蝕。由于氫氟酸為會現(xiàn)石蠟發(fā)生化學(xué)反應(yīng),被腐蝕的只是量筒上刻去石蠟的地方,因此等脫去多余的氫氟酸和石蠟后,量筒等儀器上便會顯出蝕成的刻度線來,于是量筒便制好了。
由于氫氟酸會腐蝕玻璃,因此氫氟酸不能儲放在玻璃瓶內(nèi),而要放在聚乙烯塑料中,我們在做實驗時,可將它放在銅制的器皿中。因為銅制的器皿經(jīng)氫氟酸腐蝕后會在表面生成一層氟化鉛PbF2,保護鉛不再被腐蝕。我們要注意,氫氟酸有毒,實驗一定要有通風(fēng)的條件。