沙子加热到2000℃，为什么会变成透明玻璃？

沙子加热到2000℃，为什么会变成透明玻璃？

透明的玻璃竟然是由沙子做成的，手机里的芯片竟然也是由沙子做成的。看起来平平无奇的沙子究竟是如何改头换面的？

让沙子变成玻璃最早可以追溯到3000多年前。当时的欧洲，腓尼基人非常善于经商，经常在这一种名为天然苏打的晶体矿物在地中海沿岸售卖。但有一次，一艘商船搁浅在了岸边，无奈船员只有在沙滩上露营，并用天然苏打当做支架来支锅烧水。可等到第二天他们要启程的时候，却发现沙滩上多了许多透明的物质。聪明的腓尼基人发现这种物质是由沙子和天然苏打加热反应而来，便尝试将其制作成球状的工艺品，因此大赚一笔。这就是最早玻璃的来源。

那么，沙子究竟是如何变成玻璃的呢？沙子之所以能变成玻璃，是因为它的成分中含有二氧化硅，要想成为玻璃，砂中二氧化硅含量必须大于99%，而大多数沙漠里的沙子是不满足这个条件的。就我国来说，安徽的凤阳沙、海南的文昌海沙才是理想的玻璃原料。

沙子是二氧化硅，玻璃的成分也是二氧化硅，而他们两个的差别就在于晶体结构不同。沙子中的二氧化硅是规律的晶体结构，硅原子和氧原子原本整齐地排列在一起，可一旦遇上高温，这些硅原子和氧原子就会开始乱跑，变成非晶体，像是液体一样，凝固后就会呈现出透明的状态，成了玻璃。不过这样直接融化沙子需要的温度非常高，高达2000摄氏度。但如果往里面加入苏打，由于碳酸钠能和二氧化硅反应生成硅酸钠，能更快将二氧化硅的分子结构打破，这时只需要1000度的温度就够了。

然而沙子的作用可不止这一个，手机、电脑里的高科技芯片成分也是硅原材料，同样是沙子，不过芯片对沙子纯度的要求更加苛刻，需要达到99.99999%，所以必须要经过工业提纯，提纯再通过拉筋法把它变成硅棒，最后切成一片片的硅片，才能用光刻机在上面刻电路图。整个工序下来，要经过大大小小五千多道工序，沙子才能变成真正的芯片。

讲到这里，可能有人想问，如今半导体和玻璃的需求量如此大，沙子会不会不够用？的确，沙子是世界上除水和空气以外需求量最大的自然资源。英国自然杂志也发布过相关的数据统计，称目前的沙子采掘量已经超过自然恢复速度，也许马上会进入供不应求的境地。不过这个境况对建筑行业影响更大，玻璃和芯片所需要的硅矿石储量还是十分充足的，至少在200年内不会受到影响。

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