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综艺节目《奔跑吧》在一期节目中提到:一个玻璃瓶降解需要万年。
乍一听,玻璃的降解貌似的确很艰难。
已有的生活常识也给我们同样的感觉,玻璃——这种人造物可以被高温融化,可以被碎成渣滓、粉末,但也只是如此。好像大自然并不能再进一步地奈它如何。
玻璃的生命力当真如此顽强,它真的可以存在万年吗?
玻璃、沙子与二氧化硅
在科学上,玻璃的定义比较广泛,任何加热到液态时会出现玻璃转化的无定形固体都可以称为玻璃。
玻璃转化是指物质在玻璃态与高弹态之间的转化过程。玻璃态是指加热会变软,再加热会熔化的状态,高弹态是指具有弹性的状态。
玻璃大致可以分为有机玻璃和无机玻璃两大类,而我们通常所说的玻璃就是指无机玻璃。
无机玻璃一般是以多种无机矿物为主料,再辅以少量其他原料制成的,常见的主料有石英砂、硼砂、长石等。
无机玻璃的主要成分是二氧化硅,它是一种性质比较稳定的酸性氧化物,在自然界中主要以石英的形式存在。
石英石英是地壳中含量仅次于长石的矿石,我们所熟知的水晶正是石英的一种,只有无色且完全透明的石英才叫水晶。
虽然颜色发黄的沙子与透明的玻璃除了都有点硬之外,其他方面好像都不怎么搭边,但其实一般的沙子与玻璃一样,主要成分也是二氧化硅。
既然主要成分一样,那我们自然会联想到用沙子来炼制玻璃。事实上,至今为止这种做法已经相当成熟。
比如石英玻璃就是以纯净的硅砂炼制而成,因为成分的单一纯净性,石英玻璃具有比普通玻璃更好的抗热震性和耐热性。
顽固的玻璃
根据上面的介绍,我们知道了玻璃其实就是二氧化硅和其他硅酸盐的混合物,玻璃的性质本质上是二氧化硅和硅酸盐的性质。
玻璃的稳定甚至是“顽固”可以从二氧化硅以及硅酸盐的化学性质和物理性质来解释。
首先,二氧化硅的基本结构单元是四面体,一个Si在四面体的中心,四个O分别位于四面体的四个顶点。
显然,这是一种很牢固的组成结构。而对于整个晶体来说,它是许许多多个正四面体连成的空间立体网状结构。
这一奇特的骨架结构,赋予二氧化硅相当出色的物理性质,比如较大的硬度,耐高温,抗震等。
而这种硅-氧四面体结构同时存在于硅酸盐中。
玻璃的稳定性,正来源于此。
二氧化硅晶体结构特殊的物理结构赋予二氧化硅和硅酸盐出色的物理性质,也自然使得玻璃在物理层面具有了“极顽强的生命力。”
你尽可以将它们砸成碎渣,烧成液态,但却无法破坏其根本。
显然,玻璃“不吃硬”!,那它是否吃软?
其实,二氧化硅除了具有稳定的物理特性,还具有稳定的化学性质,一般不与生物反应。只与强碱(比如氢氧化铯)和酸中的氢氟酸可以发生反应。
雕花玻璃正是利用了二氧化硅可溶于氢氟酸的特性。
看得出来,虽然存在能与二氧化硅反应的物质,但一块丢弃在大自然中的玻璃很少有机会能碰到强碱或氢氟酸。
于是,不管如何风吹日晒雨打,似乎依旧都很难到伤玻璃半毫。然而,玻璃真的会一直保持“原来的样子”吗?
粉色沙子玻璃的归宿
开篇我们提到了“降解”一词,但其实说玻璃可被降解是不严谨的。
降解一般是指有机化合物中的碳原子减少,分子量降低的过程,而玻璃显然不是有机化合物。
在自然界中,没有一种微生物会对玻璃感兴趣,它们更倾向于去分解一些纸张、树木和动植物尸体。
虽然玻璃不受微生物的青睐,但在大自然中还是有处理它的方法的,不需要人类去出手,那就是风化和侵蚀。
风化与侵蚀是两种不同的自然作用力。
简单说,风化是坚硬的岩石或矿物在与大气接触的过程中,因发生了物理或化学变化而在原地松散堆积的过程。而侵蚀是指像水流、冰川等在外力作用下发生运动而改变地貌的过程。
坚硬的岩石矿物可在风化和侵蚀作用下松散,瓦解,甚至变成细沙,而玻璃正是有着同样的宿命。
坚硬的玻璃在风化和侵蚀作用下,依旧会被迫“屈服”,尽管这需要很长的时间。但在近海来说,由于水力的冲击这一过程显然是更快的。
去过海边的朋友可能见过一种墨绿色的鹅卵石,但拿起来仔细端详后发现,这竟然是一块被磨平棱角的啤酒瓶碎片!
原来,玻璃真正的归宿在这里。
即使体积被磨损的再小,它们也会成为地球的一部分,久久的存在。
最后:
即使玻璃不可被分解,也难以在自然界中消失,但这并不会对生态造成污染或不良影响,因为它并不具备污染性。
只是锋利的玻璃碎品可能会误伤到人或其他动物,当然,所有锋利的器具都会这样。