玻璃是一種較為(wei) 透明的固體(ti) 物質,其主要成分是石英石,即二氧化矽。玻璃最美妙的特性是透明性,它被廣泛用作窗玻璃、光學儀(yi) 器玻璃,以及各種化學容器和生活容器。玻璃不怕鹽酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蝕,隻有苛性堿才能略微腐蝕玻璃的一層表皮。所以人們(men) 在玻璃上想要刻出花紋,需要依靠一種會(hui) “啃”玻璃的化學物質。
這種會(hui) “啃”玻璃的化學物質就是氫氟酸,它是人們(men) 刻蝕玻璃的好幫手。在玻璃製品的表麵,先均勻地塗上一層致密的石蠟,然後用工具小心地在蠟層上刻畫圖案或刻度,使要雕刻部分的玻璃露出來。然後把適量的氫氟酸塗在沒有蠟層的表麵上,氫氟酸遇上裸露的玻璃,就會(hui) 把玻璃“啃”去一層。最後去除石蠟,就能在玻璃器皿上雕出各種各樣的花紋了。
生產(chan) 雕花玻璃過程所依據的化學原理是:由於(yu) Si—F鍵的鍵能大於(yu) Si—O鍵的鍵能,因此,氫氟酸中的F與(yu) 玻璃中的Si能夠形成性能更為(wei) 穩定的Si—F鍵,迫使SiO2中的Si—O鍵斷裂,生成具有揮發性能的四氟化矽氣體(ti) (SiF4),並放出熱量,該反應在常溫下便可進行。其化學反應方程式為(wei) :SiO2+4HF=SiF4(氣體(ti) )+2H2O。
那氫氟酸到底是什麽(me) 呢?氫氟酸是氟化氫氣體(ti) 的水溶液,為(wei) 無色透明至淡黃色冒煙液體(ti) ,具有刺激性氣味。氫氟酸最明顯的特點是腐蝕性非常強,它能和大多數金屬、非金屬發生反應。此外,氫氟酸還對矽的化合物具有強腐蝕性,將氟化氫氣體(ti) 溶於(yu) 水得到的氫氟酸溶液可用於(yu) 雕刻玻璃,因為(wei) 氫氟酸可以與(yu) 玻璃的主要成分二氧化矽發生反應,而其他強酸則不能,質量濃度為(wei) 1.5%的氫氟酸溶液即可腐蝕玻璃以達到雕花的目的。
氫氟酸在工業(ye) 中的用途非常廣泛,主要是被用為(wei) 生產(chan) 碳-氟工業(ye) 產(chan) 品,比如冰箱和空調中所用的製冷氟利昂。因為(wei) 氫氟酸能溶解氧化物,所以它在鋁和鈾的提純中起著重要作用。氫氟酸也用來清洗鑄件上的殘砂、控製發酵、電拋光和清洗腐蝕半導體(ti) 矽片。在工業(ye) 的煉油廠中,氫氟酸是一種催化劑,可以用作催化異丁烷和丁烷的烷基化反應,氫氟酸還可以用作除去不鏽鋼表麵的含氧雜質,表現在“浸酸”過程中。
通過上麵的講述,大家是不是更了解氫氟酸這一神奇的化學物質呢?
本文由石家莊市槁城區第九中學高級教師韓素娟進行科學性把關(guan) 。
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