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第25章 “多面手”——石英

石器时代猎人所用的燧石斧与每年误差不到0.1秒的精确手表,好像风马牛不相及,其实史前时代制造石斧和20世纪制造手表所用的矿物,都是石英。

石英以多种形态蕴藏在岩层和土壤里,占地壳成分约1/8,是世界上蕴藏量最多的矿物,用途也最广泛。

石英是化合物,包含地壳中两种最普遍的化学元素氧和硅,由非常坚硬的晶体组成,这些晶体大小不一,最小的只有针头大小,最大的重5吨。沙、砂岩、燧石等硅氧矿物的基本成分都是石英。

纯石英无色透明,称为水晶;含铜、铁等杂质的石英则有颜色。许多带色的石英都是贵重的宝石饰物,例如黄水晶、烟水晶(茶晶)、蔷薇石英、绿玉髓、红玉髓、紫水晶(古希腊人认为可以用来醒酒)等等;此外还有多色的玛瑙、条纹玛瑙和碧玉。

今天,石英主要用于科技方面。纯石英硬度高,多用作磨料,尤其用于喷砂打磨和制造砂纸。

以石英为主要成分的硅氧矿物用途最广。沙是制造混凝土、灰浆、瓷料的重要成分,砂岩是重要的建筑材料。燧石可制成各种形状,刚加工后边缘十分锐利。燧石与钢铁撞击会迸发火花,这是千百年来用作点燃火药的主要方法。如今,卵形燧石在工业上用作研磨油漆颜料。

水晶也有许多用途,其中最为人知的大概是占卜用的水晶球,但更大的用处是磨成棱镜和透镜,安装在显微镜和照相机内,这些器材的镜头必须非常耐磨。

石英还有一种很重要的特性,就是耐热。因此又用来制造电绝缘体和浇铸金属的模具。

石英经氧气火焰加热后,变成石英玻璃,这种玻璃承受温度剧变的能力,比普通玻璃强得多(普通玻璃也是含石英的硅制品)。石英玻璃是制造耐高温容器和试管的理想材料,拉成细丝又可用于精密的称量仪器和纤维光学器材。

石英最奇妙的特性是压电性。石英与许多晶体一样,受压变形时会产生电位差。反过来,对石英施加电压,可使它变形。石英晶体通上交流电,以每秒数百万次的固定频率振动,振幅是肉眼看不见的。

石英晶体因具压电性而成为现代科技的宠儿:把石英切成大小精确的小片,通电后产生振动,就能控制钟表的数字跳动或指针移动。石英钟表不受温度变化的影响,在任何天气下都能保持准确。此外,振动的石英晶体还应用于无线电收发报机和电视发射机。

边长半寸的石英立方晶体受到1000磅压力,可产生电压高达25000伏特的电流。较弱的电流可用来点燃煤气炉、发动汽油内燃机,以及引爆炸药。

天然的石英晶体不断减少,人工制造的石英晶体产量日增。不论石英的来源怎样,今后大概仍是用途最广的矿物。

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