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第24章 玻璃的神話

長河複生記 大簡 1854 2024-01-31 01:15

  作為穿越客開局的第二法寶,還有玻璃。

  玻璃的第一用途當然是用來做鏡子,銀鏡反應同樣是中學化學的内容,在古代是絕對的暴利奢侈品。

  玻璃的第二用途就是作望遠鏡、瞄準鏡,這是孫一最想要的。

  玻璃的第三用途是做窗戶和陽光溫室,種植反季節蔬菜。

  孫一仔細查閱手機資料庫裡關于制作玻璃的描述。

  悶蛋也不打擾他。

  玻璃這東西,能夠成為穿越小說的套路,在于原料就是砂子:小說裡的主人公在河溝裡挖一鐵鍬砂子回家就可以燒成透明玻璃。

  不過孫一卻不敢小瞧玻璃,因為半導體的原料也是砂子。

  玻璃制造原料是二氧化矽,砂子的主要成分就是二氧化矽。

  原理上用砂子燒玻璃是可行的,實際上很難。

  第一個難點在于原料。

  要想得到無色透明的玻璃,一種方法是獲得純度極高的矽砂。

  采用天然高品質的海灘矽砂制成的玻璃會帶顔色或者幹脆不透明,以至于在玻璃發明後的幾百年裡,歐洲人一直認為玻璃是綠色的,就是普通啤酒瓶的顔色。

  啤酒瓶玻璃對穿越者顯然沒什麼大用。

  後世的資料指出其實玻璃的綠色來自于原料中普遍存在的微量鐵。如果砂子含有其它雜質,則會顯示出其它顔色:比如玻璃中含少量钴顔色是藍色;錫氧化物及砷氧化物可造成不透明的白色玻璃;銅的氧化物會造成青綠色的玻璃;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;钛則可以造成棕黃色;微量的金造成的玻璃是非常鮮明,像是紅寶石的顔色;鈾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。改變玻璃的溫度也會改變這些化合物造成的顔色,但當中的化學原理相當複雜,至後代仍然未被完全明解。

  歐洲人在不明白原理的情況下,掌握了一些燒制彩色玻璃的配方,所以歐洲老教堂裡的窗戶都是由一小塊一小塊的彩玻璃拼起來的。不是他們不想用透明無色玻璃,是他們造不出來。

  不透明的玻璃,中國其實早就有了,中文叫做琉璃。燒制琉璃的原料叫做琉璃石,主要成分也是二氧化矽。造成琉璃和玻璃差别的原因,就是二氧化矽的含量:琉璃石的二氧化矽含量在90%上下,而燒制玻璃的矽砂,二氧化矽含量可高達99%。

  後世用純二氧化矽燒的透明玻璃叫做石英玻璃,價格那是相當的昂貴。

  ――穿越小說裡随便挖點砂子就可以燒出透明玻璃的事情,是絕不可能發生的。

  得到無色透明玻璃的第二種方法是以毒攻毒:在原料中加入二氧化錳。

  玻璃中的綠色來自原料中的鐵,二價鐵的化合物使得玻璃顯綠色。在玻璃原料中加入二氧化錳以後,原來的二價鐵變成三價鐵顯黃色,而四價錳被還原成三價錳呈紫色。光學上,黃色和紫色在一定程度上可以互補,混合在一起成為白光,玻璃就不偏色了。

  二氧化錳?普通穿越客能搞到嗎?

  就是拿一碗二氧化錳放到眼前孫一也不認識啊。

  即使就算是有了二氧化錳,燒透明玻璃依然不容易。

  溫度是燒制的第二個難點。

  純二氧化矽熔點為2300℃,這個溫度在古代是無論如何達不到的。

  添加一些化學物質後,混合原料的熔點可以最低降到1500℃。

  1500℃是什麼概念呢?這裡給出幾個參考:

  陶的燒制溫度約為600-800℃。

  磚頭的燒制溫度約為800-1000℃。

  金子在1000℃被燒化。

  石頭在1100℃變成石灰,換句話說,普通石頭建的窯會在這個溫度下垮掉。

  瓷的燒制溫度1000℃到1200℃,所以瓷窯的成本比磚窯高得多。

  鋼鐵的熔點最高才1500℃。

  所以,用燒玻璃的爐子來煉鋼毫無壓力。

  要知道為了煉鐵,工匠們在提高爐膛溫度上下了多少功夫:

  專門的爐體設計,比如平爐、高爐、轉爐……

  專門的送風設備,比如風排、鼓風、空氣預熱……

  專門的耐火材料……

  專門的燃料……

  事實上,後世玻璃的生産線同煉鋼的高爐一樣,是不能輕易停火的。據說每點一次火就要花費一個億人民币。

  ――總之,能燒玻璃,就意味着第一有了可以升溫到1500℃的爐子,第二有了準确添加二氧化錳的技術,換句話說,就能煉鋼!這絕不是穿越客在初期可以玩得起的。

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