審核專家：甘強(qiáng)

北京理工大學(xué)講師，應(yīng)用化學(xué)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(shí)是真的，你只需將玻璃放入水中，就能用剪刀輕松剪開。

那么，這是為什么？

玻璃是如何制成的？

我們先來了解一下玻璃的制作加工工藝。

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(diǎn)，大大節(jié)省了制作時(shí)間并節(jié)約了能源。蘇打在熔煉過程中會(huì)產(chǎn)生一種可溶于水的物質(zhì)，這時(shí)候石灰石的作用就體現(xiàn)出來，它能吸收這種物質(zhì)，消除它對(duì)玻璃的影響。

將融化的玻璃進(jìn)行吹制、定型加工，最終形成我們看到的玻璃和玻璃制品。不知道你有沒有注意過，一些玻璃工藝品，都是在玻璃處于液體狀態(tài)時(shí)，手工設(shè)計(jì)形狀，定型冷卻后，形成美麗的工藝品。

為什么能在水中切割玻璃？

在空氣中直接使用剪刀裁剪玻璃，玻璃很可能會(huì)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。

將棉線粘上煤油，纏繞在需要裁剪的部位，然后點(diǎn)火，等棉線燒完，再把玻璃放到冷水中，玻璃會(huì)瞬間從棉線部位斷裂成兩截。這主要是應(yīng)用了熱脹冷縮的原理。

除此之外，還有人發(fā)現(xiàn)玻璃板只要放到水里，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松。那水中為什么就可以隨意裁剪玻璃了呢？

玻璃是由無數(shù)個(gè)二氧化硅多面體互相連接組合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成。單個(gè)二氧化硅（化學(xué)式SiO2）分子外圍是兩個(gè)氧原子，中間由硅原子連接。二氧化硅組合成多面體，就相當(dāng)于一個(gè)硅原子周圍有4個(gè)氧原子，它們之間由硅氧共價(jià)鍵相連接。而它們之間的關(guān)系其實(shí)并沒有那么牢固。

普通的玻璃表面其實(shí)并沒有我們?nèi)庋劭吹降哪前愎饣?/strong>，內(nèi)部原子堆積密度并不高，其表面容易有細(xì)微的裂縫。如果受力過大，有裂縫的地方會(huì)快速裂開，導(dǎo)致玻璃破碎。而玻璃中二氧化硅的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不是特別穩(wěn)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(shí)，硅原子受到水分子（化學(xué)式H2O）中氫氧根的吸引，玻璃的硅氧共價(jià)鍵被氫氧根扯斷，形成新的共價(jià)鍵，這個(gè)過程被稱為“玻璃的水解”。玻璃的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)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。

此外有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有水的環(huán)境中，由于玻璃和水分子結(jié)合，減小了它和內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(duì)玻璃發(fā)力，以達(dá)到使玻璃斷裂的能量，而水分子和二氧化硅結(jié)合后，可直接降低使玻璃破碎需要的能量。這個(gè)時(shí)候，只需要很小的力，就能輕松在水中裁剪玻璃。

有的人會(huì)想嘗試在水中直接用手掰，這個(gè)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。

玻璃還有哪些特性？

其實(shí)，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(jīng)常需要往玻璃上噴水，這樣玻璃更容易被打磨。

還有人根據(jù)玻璃的特性發(fā)明了水刀用來切割玻璃，但是像鋼化玻璃等一些經(jīng)過特殊處理的玻璃結(jié)構(gòu)會(huì)非常穩(wěn)固，用水刀切割不如專門的切割工具，所以水刀切割并未廣泛普及。

水刀 來源丨網(wǎng)絡(luò)

看到這里，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(hù)好自己，帶好手套再做實(shí)驗(yàn)喲！

標(biāo)簽：