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雕花“能手”—氢氟酸

更新时间:2018-11-08 点击数:883

  玻璃最美妙的特性是透明,不生锈、抗腐蚀,这些优点悬其他材料,如各种优良的金属、砖石及木材等望尘莫及的。从埃及古墓中发掘出来的玻璃项珠,在地下埋了四千多年,至今仍然象当年制成的那样闪耀着美丽的光泽。

  玻璃的主要成分是石英石即二氧化硅(SiO2),它十分坚硬,此外,它具有透明的特性,它被广泛用作窗玻璃、光学仪器玻璃,以及各种化学和生活容器。人们在化学上的各种实验,总希望能直接看到容器内的化学反应,这只有玻璃才能胜任,因为它透明,而且还能抗各种化学物质的腐蚀。一般的金属遇到酸就要发生化学反应,连最稳定的"金属之王"的金子,在遇到由硝酸和盐酸混合成的"王水"时,也被驯服而溶解了。唯独玻璃不怕盐酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蚀。只有苛性碱才能略微腐蚀玻璃的一层表皮。因此玻璃成了化学家的宠儿,甚至成了化学家的"玻璃试管专家"。

  玻璃虽易碎,但却很硬,它受承受的压力远远超过了生铁。有人做过这样的实验;在同样大小的生铁块和玻璃块上加压重物。当重量达到一百斤时,生铁块就被压碎了,而玻璃却安然无恙。一直加压到一百八十斤以上时,玻璃块才破碎。面对这样坚硬的脾气,如果我们用普通钢材做的刀、剪、锥、锯都不能动他分毫时,只有用高级合金钢做的刀和金钢砂轮才能在玻璃上刻划出痕迹来。

  可是玻璃这样坚硬,我们怎样才能方便地在上面加工出各种美丽的花纹呢?

  我们不用着急,正如俗话说的那样?卤水点豆腐,一物降一物"。有一种酸--氢氟酸,这种化学物质却能轻易地降服坚硬的玻璃,而能在玻璃上"雕刻"出美丽的花纹、人物等各种图案,真可谓一个"雕花"能手。氢氟酸为什么具有这么巨大的本领呢?

  原来,氟是最活泼的非金属元素。氟和氢能轻易地结合,生成氢氟酸。氟几乎能和所有的元素发生反应,氢氟酸继承了它的秉性,也具有了很强的腐蚀性,能和大多数金属、非金属发生反应。

  当氢氟酸遇到玻璃时就会和玻璃的化学成分发生化学反应:
             SiO2+4HFSiF4+2H2O

  玻璃中的主要成分二氧化硅与氢氟酸发生反应,生成了能挥发的四氟化硅气体和水,于是玻璃被腐蚀,成为毛玻璃,这也就是雕花的秘密。美丽的玻璃花就成了一门工艺点缀了人们的生活。

  如果人们要制造量筒,量杯上的刻度时,只要先将量筒放在溶化了的石蜡中浸一下,再用力刮去刻度位置上的蜡,再涂上氢氟酸(或放在氟化氢气体中)进行腐蚀。由于氢氟酸为会现石蜡发生化学反应,被腐蚀的只是量筒上刻去石蜡的地方,因此等脱去多余的氢氟酸和石蜡后,量筒等仪器上便会显出蚀成的刻度线来,于是量筒便制好了。

  我们前面还知道了在炼铁时还要用到氟化氢气体与铁矿石外的脉石(主要成分为二氧化硅)反应:SiO2+4HFSiF4+2H2O

  这个反应促进了炼铁的顺利进行。

  由于氢氟酸会腐蚀玻璃,因此氢氟酸不能储放在玻璃瓶内,而要放在聚乙烯塑料中,我们在做实验时,可将它放在铜制的器皿中。因为铜制的器皿经氢氟酸腐蚀后会在表面生成一层氟化铅PbF2,保护铅不再被腐蚀。我们要注意,氢氟酸有毒,实验一定要有通风的条件。




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