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標題: 在大自然中，玻璃瓶能存在多久？什么情況下穩定會被打破？ [打印本頁]
作者: twq19810302 時間: 2022-8-3 10:36
標題: 在大自然中，玻璃瓶能存在多久？什么情況下穩定會被打破？
本帖最后由 twq19810302 于 2022-8-3 10:38 編輯 ( k+ ]& Y& H5 Y4 ?! V
3 G- z) m. y+ @8 r' ~自然界中的降解玻璃作為日常生活中再常見不過的物品，從玻璃被制造出的那天起，這種神奇的物品極大地方便了人們的生活。
同樣在建筑學中，玻璃也有十分優秀的創造性。
不過在玻璃的使用中，由于它的質地很脆，一個不小心，可能玻璃就碎了。
破裂的碎片不僅可以給人造成劃傷，并且進行垃圾回收時也很不方便。
N Z$ P+ v2 v7 X E現代社會常常在講塑料制品的危害，但很多時候我們都忽略了玻璃制品給環境帶來的影響。
一個聽著讓人難以置信的例子便在于，生產玻璃要比生產塑料造成的環境破壞更大。
無論是玻璃的原料開采環節，還是玻璃的生產環節，玻璃的制造通常伴隨著大量的環境污染。
同時因為制造玻璃需要很高的熱量，因此在制造過程中，工廠釋放的二氧化碳和有毒有害氣體便成為了一大污染源。
1 T5 u, z$ ?) |* e玻璃生產需要高溫
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另外在運輸環節中，同等運輸量的物品到了玻璃制品這兒，比如玻璃瓶裝水。
同樣是100升的液體，如果要用玻璃瓶進行運輸，那么就不得不考慮玻璃瓶自身的重量所帶來的運輸成本問題，同時還要考慮運輸過程中的損壞。
到了最后的回收流程中，如今全球絕大多數國家都沒有完全做到將玻璃瓶或者玻璃制品有效回收。
不管是普通的玻璃瓶還是可回收玻璃，自然界無形中存在著許多廢棄玻璃瓶。
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生活中有許多廢棄玻璃瓶
{% t; ^# x, o2 M! {7 E& i# p: ]( I盡管與塑料相比，玻璃瓶被丟棄在自然中不會對環境造成太多破壞，但是它也會帶來很多不利的影響。
放置在自然環境中的玻璃很難被降解，我們可以來做一個簡單地對比。
生活中最常見的紙巾，我們隨時都在使用，它的原材料主要是木漿和纖維。
自然環境中想要進行降解非常簡單，大概只需要2~4周就能完全被降解，甚至某些蔬菜或瓜果都比它能放。
例如水果中的蘋果，在食用完蘋果之后，通常蘋果核會被丟棄。
由于蘋果本身具有一定的抗氧化能力，自然界中想要降解它可能需要兩個月的時間才會消失。
如果是廢棄的棉質衣物，在降解時間上會顯得相對更長一點。
但畢竟是棉織品，所以它們被降解一般不會超過半年。
到了工藝制品這塊，比如皮革、鋁罐。它們的降解周期將會非常漫長。
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鋁罐與皮革的降解時間
3 }0 `4 ]. W7 `& [( t* f8 i即便是天然皮革材料，想要降解它也很不容易，這大概需要50年才能被微生物完全降解。
而鋁罐則需要200年以上，很大程度上這歸功于它屬于金屬制品。
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玻璃有哪些特性？到了耐分解的頂端，塑料瓶和玻璃瓶，由于塑料的化學鍵十分穩定，各項化學性質都非常優秀。
因此一個塑料瓶想要被分解需要500年的時間，但是這和玻璃比起來根本算不上什么。
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從時間上來看，玻璃瓶幾乎不能被降解
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玻璃與其他物品不同，它的化學結構比較特殊，而且有著極佳的抗氧化性。
一個玻璃瓶需要在自然中降解，至少需要1000000年，地球上幾乎沒有任何建筑的存在能與玻璃的降解時間媲美。
或許有人會好奇，為什么玻璃這么耐分解？
本質上這是因為玻璃的自身特性和化學結構所帶來的，我們先來簡單地了解一下玻璃的構造。
它是一種非結晶的、透明且無定形固體。
在凝聚態物理和材料科學中，無定形或非晶態固態由于缺乏長程有序性的固體，因而被稱作無定形。
但玻璃屬于一種比較特殊的情況，玻璃本身保持著玻璃化，只要給予高溫，它又可以回到無定形狀態。
從某種角度來講，可以把玻璃理解成特殊液體。
- c# `6 \ T1 B: C9 o, u盡管玻璃的原子結構具有過冷液體結構的特征，但玻璃具備固體的所有機械性能。
由于化學鍵的限制，玻璃在局部原子多面體方面具有高度的短程有序性。
玻璃通過玻璃化轉變得來，對于熔體淬火，如果冷卻速度足夠快，相對于特征結晶時間來講，則可以防止物質結晶。
一般來講，玻璃就結晶形式而言以結構亞穩態存在。
由于玻璃缺乏一級相變，所有玻璃有時也被認為是液體。
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熔體淬火在工業中的應用
+ w. c2 s& O, T5 R9 l在自然界中，玻璃的產生通常來自火山活動。
火山噴出的長英質熔巖快速冷卻時會形成黑曜石，這是自然界中常見的玻璃形式，其本身具備很高含量的二氧化硅。
另外一種則來自隕石撞擊，劇烈的撞擊帶來了猛烈的能量，由此產生隕石玻璃。
另外雷擊也會帶來石英玻璃化砂，這種特殊的砂子有著中空、分枝的根狀結構，一般將其稱作閃電巖石。
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火山噴發形成的黑曜石
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值得一提的是，玻璃并不是我們想象的那樣屬于現代工藝制品。
嚴格來講，透明玻璃在制造技術成熟之后才大量出現。
并且在工業時代開始后，人類化學能力的提升帶來了各種各樣的玻璃制品。
人類最早使用玻璃可以追溯到公元6000年前，
考古證據表明，第一個真正的合成玻璃在黎巴嫩和敘利亞北部的沿海地區。
早期的玻璃大多數來自自然界，人類通過打磨加工制成工具或者工藝品。
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中世紀的教堂玻璃
; P% G3 Z) {! [/ }后來人類在中世紀才逐漸掌握到玻璃的奧秘，不少輝煌的大教堂中的玻璃窗花則是最好的證明。
回到之前的話題中，現在我們明白了關于玻璃的一些簡單特性和故事。
下面我們來聊聊什么情況下玻璃的穩定性會被打破。
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為何玻璃具備極佳的穩定性？要想回答這個問題，可以直接從玻璃的化學性質上入手。
簡單來講，玻璃的降解在于二氧化硅身上。
二氧化硅是地球中硅的自然形式，它通過與氧氣接觸，并通過氧化還原作用形成石英等二氧化硅等礦物。
最終在自然界的風化作用以及侵蝕作用下形成沙子。
而玻璃的制作便是通過對二氧化硅進行融化重塑，使其物理性狀發生改變。
造就玻璃化學性質如此穩定的原因在于，它是極易相互反應的物質之間形成的一種極穩定的化合物。
硅與氧形成化學鍵，幾乎不與其他任何物質形成鍵。
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氧作為一種相對較輕的元素，僅次于氫和氦，距填充價電子只差2個電子。
元素周期表的位置關系表明，氧對電子具有很高的親和力。
當它獲得兩個額外的電子時，它會處于最穩定的形式。
因此氧氣具備很高的電負性，同時氧的化學性質使得它會迅速與比其自身電負性小的物質發生反應。
氧化還原效應的氧化部分正是如此，除了氟以外，幾乎沒有其他元素能與氧氣的氧化性相媲美。
/ z4 J4 x, u+ y0 ^二氧化硅原子與氧原子
$ i3 v4 g1 Y3 D* n9 |( \( S) E一旦電負性較小的元素與氧反應，由此生成的分子結構會非常穩定，這需要大量的能量才能使氧氣釋放與之共享的電子。
比如在鋁熱反應中，鐵銹通過氧化還原，恢復成鐵元素，然后氧氣與鋁形成更穩定的鍵。
而硅的形態很接近金屬，并屬于非過渡金屬類。
和碳一樣，它的價電子屬于半滿狀態，所以只要有合適的價電子補充，那么硅就會形成完整的化學鍵。
兩個氧原子中的每一個價電子都與每個硅共享兩個電子，并且它們相對靠近自己的原子核。
相關實驗證明，硅和氧氣形成的鍵有著極高的共價性。
硅氧單鍵比單獨的硅和氧原子的相互直徑短10%以上，因此它們之間存在重疊，而不是作為離散離子存在。
但硅不能與氧形成雙鍵，反而將自己排列成一個巨大的大分子。
其中硅原子就通過強單鍵晶格中的氧原子結合在一起。
這就導致了像玻璃這樣的材料具有很高的熔點，以及非常強大的內聚性。
, Q2 b7 o R. v7 V# f, g/ V玻璃中巨大的共價晶格
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在化學反應中，出了氟元素能對玻璃做出有效反應外，幾乎沒有任何物質會與玻璃反應。
氟化合物中，氟與氫鍵形成的酸性化合物，或者與溴等其他鹵素結合的化合物是非常強大的一類化合物。
它們可以輕松地取代化學鍵中的氧，并破壞其中的電子結構。
例如氫氟酸，如果將它裝在玻璃瓶中，由于玻璃中的氧化鍵會被剝奪。
玻璃的化學鍵遭到破壞，最終使玻璃變得不穩定。
. f H5 s# D$ f大多數化學品都用玻璃瓶放置
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因而大部分化學實驗品會采用玻璃瓶裝填，而不是塑料或者金屬器具。
但在自然界中，這種情況很難出現，因此玻璃也會長存于自然界中。
所以，為了環境著想我們可以試著多回收這些玻璃制品，而不是簡單地丟棄它們。
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作者: 丹楓911 時間: 2022-8-3 13:32
那用與玻璃性質接近的材料造房子挺好
作者: gfzms2590 時間: 2022-8-3 16:54
那玻璃質量的好壞區別在哪里呢
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