稽核專家：甘強
北京理工大學講師，應用化學博士
用剪刀就能將玻璃剪開，還能剪成想要的形狀，聽起來是不是很不可思議？畢竟玻璃不僅硬還易碎。
不過，這確實是真的，你只需將玻璃放入水中，就能用剪刀輕鬆剪開。
用剪刀在水裡裁剪玻璃
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那麼，這是為什麼？
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玻璃是如何製成的？
我們先來了解一下玻璃的製作加工工藝。
在玻璃廠中，將沙子與廢玻璃，石灰石（碳酸鈣）和蘇打（碳酸鈉）等原料在爐中混合加熱。直到原料融化變成液體為止。
沙子需要在1600℃的高溫下熔化，蘇打能很好地降低沙子的熔點，大大節省了製作時間並節約了能源。蘇打在熔鍊過程中會產生一種可溶於水的物質，這時候石灰石的作用就體現出來，它能吸收這種物質，消除它對玻璃的影響。
吹制玻璃 來源丨網路
將融化的玻璃進行吹制、定型加工，最終形成我們看到的玻璃和玻璃製品。不知道你有沒有注意過，一些玻璃工藝品，都是在玻璃處於液體狀態時，手工設計形狀，定型冷卻後，形成美麗的工藝品。
2
為什麼能在水中切割玻璃？
在空氣中直接使用剪刀裁剪玻璃，玻璃很可能會直接碎裂，因此日常切割玻璃需要使用專門的切割工具。在沒有工具的情況下，人們就想到了一些切割玻璃的小竅門。
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將棉線粘上煤油，纏繞在需要裁剪的部位，然後點火，等棉線燒完，再把玻璃放到冷水中，玻璃會瞬間從棉線部位斷裂成兩截。這主要是應用了熱脹冷縮的原理。
用火燒法切斷玻璃瓶
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除此之外，還有人發現玻璃板只要放到水裡，即便是用最普通的剪刀也可以隨心所欲地把玻璃裁剪成各種形狀，就如同在用剪刀剪紙般輕鬆。那水中為什麼就可以隨意裁剪玻璃了呢？
玻璃是由無數個二氧化矽多面體互相連線組合成網狀結構形成。單個二氧化矽（化學式SiO2）分子外圍是兩個氧原子，中間由矽原子連線。二氧化矽組合成多面體，就相當於一個矽原子周圍有4個氧原子，它們之間由矽氧共價鍵相連線。而它們之間的關係其實並沒有那麼牢固。
二氧化矽的分子結構
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普通的玻璃表面其實並沒有我們肉眼看到的那般光滑，內部原子堆積密度並不高，其表面容易有細微的裂縫。如果受力過大，有裂縫的地方會快速裂開，導致玻璃破碎。而玻璃中二氧化矽的網狀結構不是特別穩定，外力過大也容易被扯破，這就是普通玻璃易碎的原因。
把玻璃放到水中時，矽原子受到水分子（化學式H2O）中氫氧根的吸引，玻璃的矽氧共價鍵被氫氧根扯斷，形成新的共價鍵，這個過程被稱為“玻璃的水解”。玻璃的穩定結構被破壞，特別是有裂縫的地方更容易遭到水分子的“攻擊”，所以把玻璃放到水中，自然就容易被裁剪啦。
在水中裁剪玻璃 來源丨360圖片
此外有科學家發現，有水的環境中，由於玻璃和水分子結合，減小了它和內部結構之間的能量差距。我們都知道，在空氣中要想使玻璃破碎，需要對玻璃發力，以達到使玻璃斷裂的能量，而水分子和二氧化矽結合後，可直接降低使玻璃破碎需要的能量。這個時候，只需要很小的力，就能輕鬆在水中裁剪玻璃。
有的人會想嘗試在水中直接用手掰，這個方法雖然可行，但是不能保證我們的手不被碎玻璃扎到，用手也不能保證能直接掰出想要的形狀，所以還是不建議直接用手。
3
玻璃還有哪些特性？
其實，玻璃的這種特性很早就有人知道，比如在打磨玻璃的過程中經常需要往玻璃上噴水，這樣玻璃更容易被打磨。
還有人根據玻璃的特性發明瞭水刀用來切割玻璃，但是像鋼化玻璃等一些經過特殊處理的玻璃結構會非常穩固，用水刀切割不如專門的切割工具，所以水刀切割並未廣泛普及。
水刀 來源丨網路
看到這裡，有沒有覺得玻璃真的是種很神奇的材料？不過，如果你想試一試在水中剪玻璃，一定要保護好自己，帶好手套再做實驗喲！
來源：數字北京科學中心
編輯：just_iu
