同为二氧化硅，为何玻璃与水晶有天壤之别？
玻璃与水晶身价的问题是个商业问题，是个哲学问题，同时也是科学问题。归根结底它还是个科学问题。
所以我们今天就从科学的角度来分析一下水晶究竟比玻璃贵在哪里。
灰姑娘为什么穿的是水晶鞋而不是玻璃鞋？
前几天，我在《同样是固体，为什么玻璃透光而铝不透光？》一文中简单提到了水晶与玻璃的区别，结果引发许多朋友的大讨论。大家争论的焦点在于，同样主要成分是二氧化硅，为什么水晶是晶体而玻璃却不是。
“基因”原因
虽然主要成分同是二氧化硅，水晶的“基因”却比玻璃要优良许多。
水晶完美地继承了二氧化硅（SiO₂）的晶体结构，二氧化硅晶体是由1个Si与2个O组成的立体空间网状结构，其中并没有单个的SiO₂分子，这样的结构相当于是4个O位于四面体的顶角上，四面体中心是一个Si；与此同时，每4个O近似共价键合到Si，满足了Si的化合价外壳。如果每个O是两个多面体的一部分，则O的化合价也被满足。
二氧化硅的晶体结构
由于二氧化硅相邻原子之间只通过强大的共价键结合成为空间网状结构，所以它是原子晶体。原子晶体中原子之间相互结合的共价键非常强，要打断这些键而使晶体熔化必须消耗大量能量，所以原子晶体一般具有较高的熔点、沸点和硬度。我们前面说了，在二氧化硅的晶体结构中并没有单个的SiO₂分子，它整个的晶体被视为是一个大的分子，所以二氧化硅晶体与钻石一样拥有相似的物理特性。
水晶是完美的二氧化硅晶体，一块好的水晶晶体与拥有类似于钻石那样的物理特征：坚硬、耐磨、耐热。
天然结晶水晶柱体
反观玻璃则不同。虽说我们见到的大多数玻璃的主要成分也是二氧化硅，但为了降低成本、加工的方便以及满足各种不同的应用需要，工厂会在其中加入各种各样其它的物质。
比如钠钙玻璃，它除了SiO₂外，还包括Na2SiO3、CaSiO3或Na₂O·CaO·6SiO₂等物质，这种玻璃成本便宜、易成型、适合大规模生产，我们日常所见的窗户玻璃、水杯、瓶瓶罐罐等等大约有90%都属于这种，它又被称为普通玻璃。
一个玻璃杯子
对于一些需要耐高温的场合，在SiO₂原料中加入B2O3制成的硼硅酸盐玻璃、以SiO₂和Al2O3为主要原料的铝硅酸盐玻璃等等都可以满足相应的需求。
耐高温玻璃制的锅
由于绝大多数的玻璃其化学成分非常复杂，并且这些化学成分组合在一起的硅酸盐复盐是无规则结构的非晶态，所以它通常不具备水晶的晶体结构和物理特性。
“出生”原因
你也许已经注意到了，有一种“石英玻璃”并不像其它玻璃那样添加了其它的化学物质，它由纯度很高的二氧化硅熔炼而成。为什么我们称之为玻璃而不是水晶呢？
这是因为石英玻璃尽管由纯度很高的二氧化硅组成，但它的原子间并没有形成水晶那样的晶体结构，与水晶不同，石英玻璃是非晶体的“玻璃态”。
玻璃态的二氧化硅无序排列
水晶的晶体结构是因其生长过程决定的。
在自然界，除了遍地都是的硅砂外，还有一种自然长大的石英晶体。石英晶体的生长需要满足苛刻的自然条件和漫长的岁月沉淀：在温度高达550－600℃、压力达到2 -3 倍大气压的地下溶洞里，缓慢流淌着的地下水含有饱和的二氧化硅，当一部分二氧化硅小晶体“成核”析出时，高温液体中游离的二氧化硅分子会在其晶核上一层一层慢慢地堆积，这种堆积会依照“三方晶系”的自然法则进行，经过几千几万年，甚至数千万年时间的累积，这些析出的二氧化硅分子就会长成一个一个的“水晶洞”。因为时间的漫长，并且由于堆积过程中往往会掺杂气泡、裂纹或其它化学物质，品相完美的水晶晶体少之又少，这是天然水晶显得珍贵的原因之一。
一个天然的水晶洞，因含有锰和铁元素而呈现紫色
当了解到水晶生成的原理后，聪明的人类也开始人工制造水晶。他们按照水晶自然生长的条件，用高温高压的反应釜人为营造同样的生长环境，然后注入饱和的高温二氧化硅溶液，使二氧化硅在事先设置的晶核上慢慢堆积。在人工条件下，由于溶液的饱和度及各方面条件能持续满足要求，水晶的生长速度可以达到每天0.8mm，通常只需要半年时间，就可以“堆”出100mm的水晶球原坯。即便人工生产水晶的速度比自然生长的水晶快百万倍、品质也好很多，但与制造玻璃相比，其各方面成本也要高出许多。
这是一只很有名的水晶天鹅，由人造水晶制成
除了在溶液里慢慢生长，我们能更快地生产出真正的水晶单晶吗？很遗憾，并不能。
即便是使用高纯度的石英砂做原料，我们也只能熔炼出100%的石英玻璃，而不是水晶。制作石英玻璃的方法通常是将石英材料或水晶废料加热到熔融温度，然后快速**到玻璃的固态相。由于这样得到的石英微观结构是一种由SiO₂四面体结构单元组成的单纯非晶态网络，并且Si-O化学键能很大，结构很紧密，所以石英玻璃具有接近于水晶物理特性的独特性能。比如说它的硬度可达莫氏7级，具有耐1400℃高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好，并能透过紫外线和红外线。但从本质上说，石英玻璃属于玻璃态，它不是晶体。
各有所长
作为一种天然宝石，完美的水晶具有稀缺性，因此它更多地被人们用来收藏或制成各种昂贵装饰品。相比之下，玻璃在经济与科学上的用途则要广泛得多，这也是玻璃在我们的生活中无处不在的原因之一。
无处不在的玻璃幕墙是城市现代化的象征
普通的玻璃可以用来制作门窗、制作锅碗瓶罐，经过特殊的处理后它还可以用来制作成各种交通工具的玻璃窗；铝硅酸盐玻璃可以用于制作灯泡、耐高温的温度计、化学试管；铅硅酸盐玻璃能阻挡X射线和γ射线；石英玻璃、高硅氧玻璃和硼硅酸盐玻璃可以用作光学材料、光纤甚至用做飞船的玻璃窗。这些都是昂贵的水晶所无法做到的。
国际空间站上一个用于地球观测的大玻璃窗此前经受住了太空垃圾的撞击，尽管被撞出了一个小坑，但这个由熔融石英/硅硼硅酸盐玻璃制作的直径80cm圆顶玻璃窗确保了空间站的安全。由此也证明了玻璃并不总是廉价和脆弱的。
国际空间站被撞击的观察窗玻璃
当前，以芯片为代表的信创产业逐步成为国家科技竞争力的重要标志。在国产CPU产业强势崛起的过程中，你首先想到的会是哪几企业？答案有很多，但“中科系”的提及率绝对很高。作为国家战略科技力量，“中科系”旗下
21世纪经济报道记者倪雨晴 圣何塞报道在硅谷源泉之一的圣何塞，英特尔CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）正在带领英特尔加速奔跑。当地时间9月19日，2023英特尔on技术创新大会于美国加利
财联社9月19日讯（记者 唐植潇）近日有消息称，OPPO将会重启芯片业务，并且“有部分员工已经回流，加入到了车载业务之中”。记者就此事向OPPO方面进行核实，对方表示“不予置评”。特百惠（我国）数字与
600亿颗芯片！我国巨头正式宣布，美媒：**也没料到制裁这么快
我国芯片市场与美国依赖我国的集成电路市场一直以来都是一个巨大的市场，拥有庞大的需求和巨大的增长潜力。我国的电子消费市场一直在迅速增长，包括智能手机、电视、电脑和各种智能设备等，这些设备都需要高性能的芯
最新手机芯片天梯图：A17、华为麒麟9000S，排在什么位置？
近日，最火的两颗芯片分别是苹果的3nm芯片A17 Pro，虽然很多人吐槽它较上一代提升不明显，但论性能，可以碾压任何安卓芯片，甚至是领先2代的。另外一款芯片，则是华为麒麟9000S，当然，这颗芯片工艺
韩国芯片连续13个月暴跌，尹锡悦指责我国不采购，外媒：自食其果
据韩国媒体称，韩国的半导体出口额已经连续暴跌13个月了，比去年同比下降了28%左右。韩国政府急的焦头烂额。尹锡悦政府竟直接甩锅我国，话里话外都是指责，他认为韩国半导体卖不出竟是我国的原因，我国应该帮助
我国突破芯片瓶颈将影响全球秩序？美国很担心，指出我国关键弱点
我国在芯片半导体领域一直深受美国的**，通过贸易制裁的方式阻止高端芯片进入我国市场。这样的举措一度造成我国芯片领域发展断档，不过随着我国科技企业近几年的突破，目前我国已经在芯片制造方面取得了重大的成果
前几天，华为一声不响的上线了mate60系列，带着麒麟芯片9000s强势回归，吸引了全世界的目光。而华为麒麟芯片**背后，我们不该忘记这位老人—张汝京。我国半导体之父，为回**造芯片，被开除**户籍，
【有车以后 资讯】“未来汽车对传统汽车的颠覆性，使传统零部件体系的50%以上都面临重构。”12月16日，在全球智能汽车产业峰会(GIV2022)上，我国电动汽车百人会理事长陈清泰指出，智能汽车的价值链
投稿点这里汽车有多少个零件?其实这个问题并没有一个十分确切的标准答案...据估计，一般轿车约由1万多个不可拆解的**零部件组装而成。结构极其复杂的特制汽车，如F1赛车等，其**零部件的数量可达到2万个
全球最大的10家汽车零部件供应商 都是世界500强 无我国企业
【卡车之家 原创】美国《财富》**每年发布的世界500强排行榜，是以营业收入数据对全球企业作出排名的榜单。2017年“世界500强”榜单中，汽车制造商和零部件厂商共占据33席（除去大型工程车辆企业），
汽车零部件企业哪家强？除了博世**还有这些名字你一定耳熟能详
文：懂车帝原创 李德喆[懂车帝原创 行业]9月18日，由《我国汽车报》主办，罗兰贝格协办的2019汽车零部件“双百强”企业发布会在江苏南京举行。在两份榜单中，博世、**、电装位列2019全球汽车零部件
行业现状（Reference：产业运行 | 2021年汽车工业经济运行情况）中汽协预测：2022年我国汽车销量达到2700万辆，新能源销量超过550万辆（Reference：乘用车市场信息联席会）以乘
全球十大汽车零部件供应商，核心技术都被他们垄断，自主遗憾缺席
提到电影，我们会想到张艺谋、冯小刚，而很少会想到幕后的制作人；提起流行乐，我们会想到周杰伦、萧敬腾，而很少会想到背后的作词人。台前台后，一幕之别，知名度往往相差甚远。车界又何尝不是如此，知名车企我们都
来源：环球时报 【环球时报记者 倪浩 陶震 环球时报驻德国特约记者 青木】经过3年疫情后，全球最具影响力的通信展今年有望再现往日盛况。2月27日至3月2日，由全球移动通信**协会（GSMA）主办的20
近日华为、苹果争相推出手机卫星通信功能，成为一大亮点，不少手机厂商也将目光投到卫星通信。放眼未来，手机直连卫星的卫星通信服务将是大势所趋，也是6G时代的重要标志。华为以“北斗三号”为依托，率先把“卫星
国内企业在光通信产品的参数测试过程中，通常使用国外的先进测试设备。然而，这些测试仪器之间往往是孤立存在的，需要手动调试仪器并通过旋钮、按钮和人眼观察波形或数据。这不仅*作繁琐易出错，而且测试效率低下。
龙头20cm涨停，7天股价翻倍！一文看懂卫星通信前世今生及产业链
卫星通信概念股华力创通今日再度强势拉升，截至发稿，该股股价20cm涨停，7个交易日累计涨幅近113%，现报23.52元续刷阶段新高，总市值155.9亿元。消息上，有媒体从供应链获悉，Mate 60 P
工信部：目前我国尚不具备实现网络层面的移动通信号码归属地变更的条件
针对网友提出的“电话号码归属地更改”建议，工信部近日给出了官方回复。此前，有网友在人民网留言板向工信部留言称，“现在电话都是实名制，电话号绑定的***及一些主流的软件较多，更换号码后造成一系列问题
