审核专家：甘强
北京理工大学讲师，应用化学博士
用剪刀就能将玻璃剪开，还能剪成想要的形状，听起来是不是很不可思议？毕竟玻璃不仅硬还易碎。
不过，这确实是真的，你只需将玻璃放入水中，就能用剪刀轻松剪开。
用剪刀在水里裁剪玻璃
来源丨网络
那么，这是为什么？
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玻璃是如何制成的？
我们先来了解一下玻璃的制作加工工艺。
在玻璃厂中，将沙子与废玻璃，石灰石（碳酸钙）和苏打（碳酸钠）等原料在炉中混合加热。直到原料融化变成液体为止。
沙子需要在1600℃的高温下熔化，苏打能很好地降低沙子的熔点，大大节省了制作时间并节约了能源。苏打在熔炼过程中会产生一种可溶于水的物质，这时候石灰石的作用就体现出来，它能吸收这种物质，消除它对玻璃的影响。
吹制玻璃 来源丨网络
将融化的玻璃进行吹制、定型加工，最终形成我们看到的玻璃和玻璃制品。不知道你有没有注意过，一些玻璃工艺品，都是在玻璃处于液体状态时，手工设计形状，定型冷却后，形成美丽的工艺品。
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为什么能在水中切割玻璃？
在空气中直接使用剪刀裁剪玻璃，玻璃很可能会直接碎裂，因此日常切割玻璃需要使用专门的切割工具。在没有工具的情况下，人们就想到了一些切割玻璃的小窍门。
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将棉线粘上煤油，缠绕在需要裁剪的部位，然后点火，等棉线烧完，再把玻璃放到冷水中，玻璃会瞬间从棉线部位断裂成两截。这主要是应用了热胀冷缩的原理。
用火烧法切断玻璃瓶
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除此之外，还有人发现玻璃板只要放到水里，即便是用最普通的剪刀也可以随心所欲地把玻璃裁剪成各种形状，就如同在用剪刀剪纸般轻松。那水中为什么就可以随意裁剪玻璃了呢？
玻璃是由无数个二氧化硅多面体互相连接组合成网状结构形成。单个二氧化硅（化学式SiO2）分子外围是两个氧原子，中间由硅原子连接。二氧化硅组合成多面体，就相当于一个硅原子周围有4个氧原子，它们之间由硅氧共价键相连接。而它们之间的关系其实并没有那么牢固。
二氧化硅的分子结构
来源丨360图片
普通的玻璃表面其实并没有我们肉眼看到的那般光滑，内部原子堆积密度并不高，其表面容易有细微的裂缝。如果受力过大，有裂缝的地方会快速裂开，导致玻璃破碎。而玻璃中二氧化硅的网状结构不是特别稳定，外力过大也容易被扯破，这就是普通玻璃易碎的原因。
把玻璃放到水中时，硅原子受到水分子（化学式H2O）中氢氧根的吸引，玻璃的硅氧共价键被氢氧根扯断，形成新的共价键，这个过程被称为“玻璃的水解”。玻璃的稳定结构被破坏，特别是有裂缝的地方更容易遭到水分子的“攻击”，所以把玻璃放到水中，自然就容易被裁剪啦。
在水中裁剪玻璃 来源丨360图片
此外有科学家发现，有水的环境中，由于玻璃和水分子结合，减小了它和内部结构之间的能量差距。我们都知道，在空气中要想使玻璃破碎，需要对玻璃发力，以达到使玻璃断裂的能量，而水分子和二氧化硅结合后，可直接降低使玻璃破碎需要的能量。这个时候，只需要很小的力，就能轻松在水中裁剪玻璃。
有的人会想尝试在水中直接用手掰，这个方法虽然可行，但是不能保证我们的手不被碎玻璃扎到，用手也不能保证能直接掰出想要的形状，所以还是不建议直接用手。
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玻璃还有哪些特性？
其实，玻璃的这种特性很早就有人知道，比如在打磨玻璃的过程中经常需要往玻璃上喷水，这样玻璃更容易被打磨。
还有人根据玻璃的特性发明了水刀用来切割玻璃，但是像钢化玻璃等一些经过特殊处理的玻璃结构会非常稳固，用水刀切割不如专门的切割工具，所以水刀切割并未广泛普及。
水刀 来源丨网络
看到这里，有没有觉得玻璃真的是种很神奇的材料？不过，如果你想试一试在水中剪玻璃，一定要保护好自己，带好手套再做实验哟！
来源：数字北京科学中心
编辑：just_iu
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