玻璃、琉璃與水晶玻璃

玻璃中國古代亦稱琉璃,是一種透明、強度及硬度頗高,不透氣的物料。玻璃在日常環境中呈化學惰性,亦不會與生物起作用,故此用途非常廣泛。玻璃一般不溶於酸(例外:氫氟酸與玻璃反應生成SiF4,從而導致玻璃的腐蝕);但溶於強鹼,例如氫氧化銫。玻璃是一種非晶形過冷液體。融解的玻璃迅速冷卻,各分子因為沒有足夠時間形成晶體而形成玻璃

成份
普通玻璃主要是以二氧化矽灰石碳酸鈉為原料的非晶形過冷液體二氧化矽(SiO2),亦即石英,或砂的化學成分。純正的矽土溶點為攝氏2000度。因此製造玻璃時一般會加入兩種材料:碳酸鈉 (Sodium Carbonate,Na2CO3 ,即蘇打粉)及碳酸鉀(Potash,鉀鹼)。這樣矽土溶點將降至1000度左右。但是因為碳酸鈉會令玻璃溶於水中,因此通常還要加入適量的氧化鈣CaO,使玻璃不溶於水。

對可見光透明是玻璃最大的特點。一般的玻璃因為製造時加進了碳酸鈉,所以對波長短於400納米的紫外線並不透明。若果要讓紫外線穿透,玻璃必須以純正的二氧化矽製造。這種玻璃成本較高,一般被稱為石英玻璃。純玻璃對紅外線亦是透明的,可以造成數公里長,作通訊用途的玻璃纖維。

常見的玻璃通常亦會加入其他成份。例如看起來十分閃爍曜眼的水晶玻璃(Lead glass),是在玻璃內加入鉛,令玻璃的折射係數增加,產生更為眩目的折射。至於派熱克斯玻璃(Pyrex),則是加入了硼,以改變玻璃的熱及電性質。加入鋇亦可增加折射指數。製造光學鏡頭的玻璃則是加入釷的氧化物來大幅增加折射指數。倘若要玻璃吸收紅外線,可以加入鐵。例如放映機內便有這種隔熱的玻璃玻璃加入鈰則會吸收紫外線。

玻璃中加入各種金屬和金屬氧化物亦可以改變玻璃的顏色。例如少量錳可以改變玻璃內因鐵造成的淡綠色。多一點錳則可以造成淡紫色的玻璃。硒亦有類似的效果。少量鈷可以造成藍色的玻璃。錫的氧化物及砷氧化物可造成不透明的白色玻璃。這種玻璃好像是白色的陶瓷。銅的氧化物會造成青綠色的玻璃。以金屬銅則會造成深紅色、不透明的玻璃,看起來好像是紅寶石。鎳可以造成藍色、深紫色、甚至是黑色的玻璃。鈦則可以造成棕黃色。微量的金(約0.001%)造成的玻璃是非常鮮明,像是紅寶石的顏色。鈾(0.1 至2%)造成的玻璃是螢火黃或綠色。銀化合物可以造成橙色至黃色的玻璃。改變玻璃的溫度亦會改變這些化合物造成的顏色,但當中的化學原理相當複雜,至今仍然未被完全明解。
有時在火山熔岩中會出現天然的玻璃,稱黑曜石或火山玻璃。黑曜石可以用來造成簡單的尖刀。

資料來源:維基百科

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