沙子,這種東西在地球上可是一點也不缺,特別是沙漠中的沙子,不僅多,而且沒有什么用。
沙子是一種不可或缺的建筑材料,蓋樓用的水泥、鋪路用的瀝青之中都少不了沙子,但這里所說的沙子并不包括沙漠中的沙子。沙漠中的沙子經過長年的風化作用,表面十分光滑,無法作為建筑材料的原料使用。這真是可惜了,放眼世界,撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠和利比亞沙漠加起來,占地就超過了1000萬平方公里,而我國境內的塔克拉瑪干沙漠也足足有33萬平方公里,如果多的沙子,難道就真沒有什么用嗎?沙子是什么?沙子的主要成分就是二氧化硅,那么有沒有什么東西的主要成分也是二氧化硅呢?有,玻璃。
玻璃是二氧化硅,沙子也是二氧化硅,而且相比其它地方的沙子而言,沙漠中的沙子雜質含量更少,那么把這些沙子加熱之后是否能夠變成玻璃呢?
這似乎是一個好主意,想一想都覺得十分過癮,如果把沙漠中的沙子都變成玻璃,不僅能夠改善地球生態,還能夠給人類提供永遠用不完的玻璃,豈不是一舉兩得?這個世界的有趣之處就在于,只要你能夠想到的事情,那么就一定有人已經付諸于實踐了。在國外就有一些年輕人跑到了沙漠之中去加熱沙子,并試圖制造出玻璃,整個實驗過程后來也被發表在了國外的網站上。
實驗中,在將沙子加熱到了2200攝氏度之后,的確呈現出了玻璃晶瑩剔透的感覺,但距離我們常識中所知的玻璃還有著一定的距離。
那么為什么同樣是二氧化硅,沙子加熱后卻沒有辦法變成我們所熟悉的玻璃呢?關鍵就在于加熱的溫度不同,而導致加熱溫度不同的原因,則是原料不同。的確,制造玻璃的主要原料就是二氧化硅,但并不只有二氧化硅,除了主要原料之外,還要添加很多輔料,比如硼酸、硼砂以及石灰石等等。除了添加輔料之外,還必須要去除雜質,而“除鐵”是玻璃制造流程中非常重要的一環,如果少了這一環,是無法制造出質量合格的玻璃的。
當一切準備就緒之后,就是燒制了,燒制玻璃通常會使用池窯或者坩堝窯,在保證受熱均勻的情況下,只需要1500攝氏度左右的溫度就可以獲得質量合格的液態玻璃,最后只需要將這些液態玻璃放置到模具里定型,就可以獲得我們想要的玻璃制品了。
那么如果不添加這些輔助材料,也不進行雜質的去除,直接把沙漠里的沙子拿過來就燒,會怎么樣呢?就會像那群國外年輕人所做的實驗一樣,大概需要2200攝氏度的高溫才能夠將沙子變成光滑透亮的液體。而過高的溫度會導致物質的結構發生變化。沙子最為主要的成分是二氧化硅,而二氧化硅中硅原子與氧原子是依靠共價鍵連接在一起的。
過高的溫度會導致硅原子與氧原子的共價鍵發生斷裂,從而導致原子處于游離狀態,出現隨機組合,雖然這種變化只是物理層面的變化,但足以使得它無法形成我們所期待的玻璃的樣子。
由此可見,要想使用沙漠里的沙子直接燒制玻璃,實在有些異想天開,若真是如此,治沙也太過簡單了。那么既然不能直接使用沙子來燒制玻璃,那么能夠對沙漠里的沙子進行提純之后再用嗎?這還是頗具難度的。沒錯,沙漠中的沙子相對而言雜質較少,其主要成分就是二氧化硅,但如果想將這些二氧化硅給分離出來,卻不是一件容易的事情。面對這些在顯微鏡下才能看清的細小圓潤的沙粒,我們怎么才能將它們分離出來呢?
通常所使用的物理分離方法都很難將沙子中的二氧化硅顆粒篩選出來,即便有方法,成本也是相當高的。
與其從沙子之中分離二氧化硅顆粒,還是從石頭中提出二氧化硅更為方便,也更為廉價,況且二氧化硅本就不是什么稀缺資源,在地球上的儲量是非常巨大的,所以根本犯不上跟沙子去較近。由此可見,沙漠中的沙子還是沒有什么