科普中国-科学原理一点通 2021-06-07
玻璃是一种较为透明的固体物质，其主要成分是石英石，即二氧化硅。玻璃最美妙的特性是透明性，它被广泛用作窗玻璃、光学仪器玻璃，以及各种化学容器和生活容器。玻璃不怕盐酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蚀，只有苛性碱才能略微腐蚀玻璃的一层表皮。所以人们在玻璃上想要刻出花纹，需要依靠一种会“啃”玻璃的化学物质。
这种会“啃”玻璃的化学物质就是氢氟酸，它是人们刻蚀玻璃的好帮手。在玻璃制品的表面，先均匀地涂上一层致密的石蜡，然后用工具小心地在蜡层上刻画图案或刻度，使要雕刻部分的玻璃露出来。然后把适量的氢氟酸涂在没有蜡层的表面上，氢氟酸遇上裸露的玻璃，就会把玻璃“啃”去一层。最后去除石蜡，就能在玻璃器皿上雕出各种各样的花纹了。
生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是:由于Si—F键的键能大于Si—O键的键能，因此，氢氟酸中的F与玻璃中的Si能够形成性能更为稳定的Si—F键，迫使SiO2中的Si—O键断裂，生成具有挥发性能的四氟化硅气体（SiF4)，并放出热量，该反应在常温下便可进行。其化学反应方程式为：SiO2+4HF=SiF4（气体）+2H2O。
那氢氟酸到底是什么呢？氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，为无色透明至淡黄色冒烟液体，具有刺激性气味。氢氟酸最明显的特点是腐蚀性非常强，它能和大多数金属、非金属发生反应。此外，氢氟酸还对硅的化合物具有强腐蚀性，将氟化氢气体溶于水得到的氢氟酸溶液可用于雕刻玻璃，因为氢氟酸可以与玻璃的主要成分二氧化硅发生反应，而其他强酸则不能，质量浓度为1.5%的氢氟酸溶液即可腐蚀玻璃以达到雕花的目的。
氢氟酸在工业中的用途非常广泛，主要是被用为生产碳-氟工业产品，比如冰箱和空调中所用的制冷氟利昂。因为氢氟酸能溶解氧化物，所以它在铝和铀的提纯中起着重要作用。氢氟酸也用来清洗铸件上的残砂、控制发酵、电抛光和清洗腐蚀半导体硅片。在工业的炼油厂中，氢氟酸是一种催化剂，可以用作催化异丁烷和丁烷的烷基化反应，氢氟酸还可以用作除去不锈钢表面的含氧杂质，表现在“浸酸”过程中。
通过上面的讲述，大家是不是更了解氢氟酸这一神奇的化学物质呢？
本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关。
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