氧化铝坩埚图片

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       编辑/江畔雨落


       之前初中升高中的时候是有化学实验的，使用的坩埚是怎样的呢，一个小小的瓷器，但是无论多高的温度都不会把他烤炸。
       就那么一个小小的东西，不仅可以进几百度高温的烘箱，还能用来炼铁炼钢，好像有着金刚不坏之身。
       那它是用什么做的，这一身“钢筋铁骨”又是怎么练出来的呢？


       【形态多变】
       坩埚的形态很多，现实中经常用的大小一般都跟婴儿拳头差不多，但是实际上它是按照编号分大小的。
       他们有高有矮，有胖有瘦，其中有炼铜坩埚，炼铜合金坩埚还有一种也叫炼铜坩埚，他们都是用编号一到一百算的。


       由于坩埚的很多外部因素都会影响他的融化性能，比如说它的整体形状，杯壁厚度，甚至底部形状，生产材料。
       就比如说底部比较平坦的坩埚具有更加良好的导热性，能够让物体受热更加均匀，但这种平底坩埚使用时间长了就会变形。


       还有他的壁厚，一般来说比较薄的坩埚传热性能会更好一些，那里面金属熔化速度就会加快，但是薄的坩埚也是不经用，需要经常更换。


       比较厚的坩埚倒是很耐用了，但是他传热太慢啊，相同的东西他可能要花费两倍的时间去融化了，效果不理想。
       但也就有些那种需要低温烘烤的材料，需要烤很久很久，这时候就要靠厚壁坩埚的耐用性了，烤多久都没事。


       所以经过多年的探索，就形成了千百种不同大小不同种类的坩埚，可以最大程度的融化实验物质。
       同时经过多年探索，坩埚的使用时长以及适用范围也在慢慢地提高，那么他们都是用什么做的呢。


       【使用材料】
       最初的坩埚使用黏土制成的，但是随着技术发展，黏土制得坩埚不能满足生产需求了，所以人们就开始在其中加入其他物质。
       就形成了后来各种各样的坩埚，一般广泛用于日常生活的，是有以下几种：


       一种是石英坩埚，他外表形态一般有透明和半透明，其实最直观的说法就是玻璃和磨砂玻璃，很好分辨。
       半透明的用料会更好一些，它的原材料就是大直径单晶硅，这种坩埚纯度高，耐热性更好，更能保温，更精密，得到的实验数据更为准确。


       还有瓷坩埚，他就是用氧化铝以及二氧化硅制造的，碎了之后的切面就跟我们平时看到的瓷碗差不多。
       他不能跟碱性物质过多接触，极易被腐蚀，所以只要是含碱的就不能用这种瓷坩埚了，以免被腐蚀报废掉。
       铁质坩埚其实也有，但是太容易生锈了，生铁制得倒是稍微耐用一点，但是也就是一点并不多。


       咱们日常用的铅笔芯，它的原材料石墨也可以用作坩埚，而且它的导热性极好，性质稳定不活泼，耐高温性也好。
       而且不怕忽冷忽热，适应性较强，而且很耐腐蚀。


       金子做的坩埚你见过么，这可是名副其实的贵金属，耐腐蚀性极强，但是熔点较低，所以大大限制了他的适用范围，而且千万不能接触王水，否则你就等着看它消失吧。
       银子也可以做成坩埚使用，同样耐腐蚀性很好，价格也比金子便宜，但是又很多物质都会与他发生反应，所以适用范围也不是很广。


       【坩埚的历史发展】
       坩埚与实验室里给液体加热的烧杯不同，它主要就是给固体加热，粉末状或者固状体都有，也会用来熔炼金属或者蒸发液体。
       那古时候的人们是怎么发现这种东西的呢？又是在什么时候发现的。


       坩埚可是冶铁冶金的重要工具，在历史上并不少见他的身影，合理使用的话可以很大的提高工作效率。
       实际上工业革命时期就已经有坩埚的身影了，那时是利用多个坩埚组成一个炉子，然后同时冶炼多种金属。


       这种炉子的出现，让他们生产出更多品种钢铁，大大提高了生产效率，同时也推动了工业革命的成功
       。
       坩埚最早出现的时间是古巴比伦时期，时间就是公元前2000年左右了，这一时期坩埚的出现，想必给他们文明的进步提供了不少助力。


       后来欧洲人也因此发现了一种叫
       “坩埚钢”
       的东西，这种物质就是在用坩埚时产生的一种新型材料，也称为“乌兹钢”。
       这种东西被他们用到了军队防御上，为他们的东征西战提供了不小的帮助，帮助他们得到了不少的财富。


       而在中国的话，新石器时代就有了类似坩埚的东西出现，根据现在已经发现的遗址，早在5000多年前中国人就有了这个认知。
       商朝时期的坩埚就有了系统的使用，已经较为成熟了，主要用于青铜器的制作，那时的坩埚使用黏土制成的。


       再往后发展，坩埚就主要用于冶炼金子，那是的冶金术可是不传之秘，坩埚就是其中的关键，所以它的制作配方一直都很神秘。
       后来随着时间次数的变多，古人对冶金的器具也有了更为深刻的研究，利用各种材料进行尝试，各种融合调配，试图找出更加合适的配方。


       知道近现代工业的出现，可用材料逐渐丰富起来，也对坩埚有了更多的研究与尝试，针对不同用途制出了各种坩埚。
       而在20世纪，出现了抗腐蚀性极好的石英坩埚，他甚至可以不被电解液腐蚀，至此，石英坩埚被大力推广使用。
       进入21世纪之后，单晶硅的用处被发掘，后来它也被制成了坩埚，并且被证明有着极强的抗腐蚀性，用处极为广泛。


       【特殊的使用性质】
       坩埚的性质是由他们的使用材料决定的，使用的材料不同他们的用途以及性质也是各不相同的。
       石英坩埚是用单晶硅制作而成，熔点一般在2731度，单晶硅性质稳定，热膨胀系数好，耐高温耐腐蚀，不容易炸裂，所以他一般就会用于化学实验中。


       各种腐蚀性较强的物质就比较适合放在石英坩埚中冶炼，或者进行一些熔融实验，都是没有什么影响的。
       瓷坩埚的话，就是没有那么好的耐腐蚀性和保温性，而且受到温度如果较高的话会出现炸裂现象。


       导热性没有石英坩埚那么好，但是它价格便宜，主要材料氧化铝以及二氧化硅并不是什么罕见材料，产出量较大。
       现在大多数金属的熔点都会在一千度以下，坩埚的熔点大多实在两千到三千多度，所以就可以达到金属熔化而坩埚不受影响的现象。


       金子银子这种贵重金属，平时去购买的时候就会出现损耗，如果用于那种称量残留物的实验中，就会极大的影响数据的准确性。
       所以有特殊使用性质的并不是坩埚，而是制作坩埚所用的材料特别。


       【注意事项】
       使用时的注意事项当然也是依据他们的使用材料有所区别了，每种材料都是不一样的。
       石英坩埚的话它最大的缺点就是不结实，掉地上容易碎，所以一定要小心放置，用完之后要清理干净妥善反复好。


       如果承装了液体之后，要及时清洗干净，并且擦干水分，平时放在干燥器内储存，避免使用时被空气中的水分影响，使数据产生误差
       。
       石英坩埚的热冲击强度也不是很好，使用时间过长的话会有炸裂的危险，最好还是用用于熔点低且较为稳定的金属。


       瓷坩埚的话也是不能摔，可能要比石英好一些但是也容易碎，但他不耐高温，遇高温就炸，也不能放强碱会引起腐蚀。
       他做完实验后很容易清洗干净，擦干表面水分后放在烘箱里烘干，再妥善放置到干燥器中，避免使用时空气中水分影响数据。


       【结语】
       所以坩埚之所以可以用来冶炼金属，不是因为它是坩埚，而是因为制作他的材料足够耐高温，全部是因为原材料。
       而且坩埚不止一种，不同的坩埚又有着不同的用处，但是也是各有各的缺点，全部都是因为原材料不同或制造工艺不同。


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       参考文献：
       百度百科————坩埚
       知乎————坩埚的类型与性能及应用

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