沙子、玻璃，这两种东西在我们的生活中无处不在，也是和人们的生活有着密不可分的联系。但是我们平时很难将这两种东西联系到一起去，但是最近国外有一群年轻人，他们可是将这两种风马牛不相及的东西多少沾上了点亲戚，没错，他们就是想用沙子制成玻璃。

同宗同源

之所以会有这样的想法，就是因为沙子和玻璃的化学成分是非常相似的，玻璃的主要成分是二氧化硅，而沙子的成分也是这种元素。

尤其是沙漠当中的沙子，在没有经过任何污染的情况下，二氧化硅的浓度是非常高的，那么将沙子加热到2000度的时候，是否真的可以形成玻璃呢？

那就让我们一起来看一看这个实验的过程。

沙子和玻璃的转化历史

虽然玻璃和沙子是不同的两种物质，但是人类的智慧是无穷的，根据历史记载，最早制作和使用玻璃的人是古埃及人。近代考古的过程中，考古人员都发现了体积比较小的玻璃珠，这些玻璃距今大概有4000年的历史了，所以人类制作玻璃的历史非常的悠久。

沙子的主要成分是二氧化硅，因为它的熔点可以达到1700度，想要用沙子炼制出玻璃就需要在高温下冶炼，沙子就能够融化形成液体，再放进冷水当中冷却就可以变成玻璃了。

可是1700度的高温是很难达到的，而且达到这个温度需要消耗很多的能量，因此人们在用沙子冶炼玻璃的时候，会在沙子中加入一些天然苏打来降低熔点，在1400度的高温下也能融化沙子，不过想要得到我们现在使用的玻璃，只加小苏打是不够的，人们会在沙子中添加氧化镁，氧化铝等物质，来提高玻璃的透光性以及使用寿命。

想要得到有颜色的玻璃，就需要在沙子溶液中加上一些金属化合物。了解之后，有没有觉得制作玻璃的过程非常有意思呢？不过玻璃态物质的本质到底是什么，在科学界却列入了最具挑战性的125个前沿问题。如果要问你玻璃到底是固体还是液体？相信大家都会不假思索的说出是固体。

但是在西方国家一些古老的著名建筑当中还保留着上百年的玻璃。这些玻璃有一个特点，就是上薄下厚，就是说这些玻璃在上百年来逐渐向下流动，那么这样看来，说玻璃是固态的就不准确了。如今玻璃的使用范围越来越广，一些玻璃特别容易损坏，而直接扔掉的话会污染环境，因为玻璃大概需要4000年时间才能自然降解，所以一些工厂还会回收废弃玻璃让它们回炉重造。

炼制的过程

首先我们要知道，沙子这种东西可是十分耐热的，就算是将岩浆浇到上面也是不为所动，所以只能将其放在加热的容器里，随着温度的逐渐升高，我们可以发现原本淡黄色的沙子颗粒就已经融化成了粘稠的液体，不过这时候还不足以定型，需要拿出来用火qiang进行二次加热。

这时沙子的液体变得十分光滑且有一些透亮，最后将所有的液体倒在钢板上，压成薄片，冷却后我们可以发现它确实给我们一种玻璃的感觉，有一种晶莹剔透的美。那么沙子究竟是经历了什么才会从一个实心颗粒变成了晶莹剔透的二氧化硅制品呢？

沙子发生变化的原因

我们在显微镜下看到的沙子其实是许多物质混合在一起的，有许多晶莹剔透像玻璃一样的东西那就是二氧化硅，那么我们在得到沙子提炼后的玻璃时，虽然是晶莹剔透，但是还达不到实用的地步，这是因为什么呢？

1.原子之间重新组合

最主要的一个原因就是我们在对沙子进行加热时，破坏了二氧化硅的分子结构。简单点说，沙子中原本的二氧化硅结构是一个硅原子上连接四个氧原子，但是当你用高温加热时，会使它们之间的共价键断裂，处于游离状态，当再进行冷却时，这些原子就会随意、随机结合。

这也就发生了无定形变化，杂乱无章的结构就导致了二氧化硅变成了非二氧化硅，但这发生的只是物理变化而已，所以物理性质也就发生了及相应的变化。

举个简单的例子，就像是将许多碎冰块放在一起，然后将它们融化，再用一个更大的容器将其放进冰箱里，这样就得到了一个更大的冰块，只不过水变成冰时原子之间的共价键并不会发生变化。

2.存在一些其他杂质

第二个原因就是沙子中可能还存在一些其他的物质，它们的存在也会影响成品的物理性质，比如颜色和硬度、纯度等等。看到这有的朋友不禁问了，那么我们将沙子提纯一下是不是就可以制作玻璃了呢？毕竟我国有着大沙漠、大荒漠，如果可以的话不就能大大的节约玻璃的生产成本了吗？其实说实话，理想和现实是有差距的。

为何不能将沙漠中的沙子制作成玻璃节约资源？

1.玻璃的生产流程，生产的原材料不同

或许你看了上面的内容认为玻璃制作的过程很简单，仅仅是几粒沙子就将问题解决了，那你就太单纯了。玻璃是一种无机非金属材料，虽然主要原料是二氧化硅，但是还需要多种无机矿物作为辅料，如硼砂、硼酸、碳酸钡、石灰石等。

我们市面上见到的玻璃的化学组成一般是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，我们可以看出主要成分是硅酸盐复盐，是一种没有固定规则和结构的晶态固体。首先在原料的问题上沙子就显得手无缚鸡之力了。

2.制备的温度不同

其次在制备玻璃时，首先要将原料进行粉碎，潮湿的要将其进行干燥处理，最重要的一步就是除铁，否则会影响玻璃的质量，然后将预加工原料放在池窑或者坩埚窑中进行加热，温度在1550摄氏度到1600摄氏度之间，要保证它们受热均匀，无气泡产生，符合成型要求的液态玻璃。最后将液态玻璃放到模具里面，加工成需要的玻璃、平板、或一些其他器皿等。

但是上文中说到，用沙子制备玻璃需要加热到2000度以上，当温度高到了一定程度，物质极容易因温度的变化而产生不同的反应，所以在这400多度的温度差中，混合物将会发生什么样的变化都是未知的，同样也会对玻璃的质量造成一定的影响，所以相比而言，用沙子炼制玻璃的想法还是有点不太真实。

3.能否将沙子中的石英砂提炼出来

沙子的形成就是各种岩石经过风化后形成的细小颗粒，那么既然沙子中含有大量的二氧化硅，我们为何不将二氧化硅筛选出来然后再为玻璃制造业做贡献呢？这个想法其实没有问题，但是实施起来就面临着很严峻的考验，我们如何将二氧化硅提炼出来？

沙子中各种物质交互错杂，形状大小甚至密度都极有可能相似，想要通过筛子筛、或者是密度分离法显然是不太可能的，那也总不能让人工每天在显微镜下一个一个挑吧，还没等制出玻璃，公司就会因为人工费而破产了。

小结

想象一下，我们中国有无边无际的沙漠，如果真的可以用其中的沙子来做一些什么的话，早就有人去实施了。但是今天我们所做的这种实验，相信对未来的科学发展也有一定的积极意义。

石英砂具有得天独厚的物理和化学性质，使其在航空、航天、电子、机械和当今飞速发展的IT产业中发挥着举足轻重的作用，尤其是其内部分子链结构、晶体形态和晶格变化规律给我们的制造业和生活带来了许多的便利。其耐高温、低热膨胀系数、高绝缘、耐腐蚀、压电效应、共振效应及其独特的光学特性在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。

文章来源： 涨知识喽，有十万个原因