钾:元素周期表的促进者,在离子交换中起关键作用

钾:主持人

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钾是康宁许多技术玻璃的成分。例如,它在离子交换过程使康宁®Gorilla®玻璃具有韧性。但康宁玻璃技术公司(Corning Glass Technologies)的技术交付官亚当·埃里森(Adam Ellison)博士从研究生时代就对钾产生了浓厚的兴趣,当时他的一项发现颠覆了传统的眼镜构造观念。

当人们试图描述含碱玻璃的结构时,钠通常是首选的原子。许多科学家认为,同一家族的元素,如钾、锂、铷、铯,也会有同样的表现。然而,埃利森发现事实并非如此。他解释说:“钾太大了,以至于其他原子不得不在它周围组织起来。”

但钾并不是恶霸。事实上,它更像是调解人或促进者。埃利森观察到的最有趣的行为之一是,钾元素在通常冲突的时候会让它们合作。它有两种关键的方式。如果一种元素难以溶解,添加钾将有助于增加其溶解度和在给定温度下的溶解量。钾的加入也降低了硅的脱硅温度,从而产生了更大的灵活性。

埃里森说:“当你想往玻璃里放一些主要玻璃成分不想放的东西时,钾就有魔力了。”

埃利森在进行博士研究时发现了这种不寻常的行为,当时他正在研究氧化锆和氧化钛的溶解度如何随着玻璃成分的变化而变化。因为他是在导师之前学生的研究基础上进行的,所以他使用的是含有氧化钾、氧化铝和硅氧化物的基玻璃。埃利森观察到氧化钾的含量和溶解度之间有很强的联系。当他进行进一步的实验时,他注意到玻璃的行为对其他变量相对不敏感。

埃利森利用这些知识为康宁开发了新的技术玻璃成分。

“钾实际上出现在康宁的技术眼镜档案中,追溯到我能找到的记录,”埃里森说。“但在我们早期的努力中,我们并没有真正了解原子在眼镜中的排列,所以很多工作都是靠直觉或偶然发现做的。今天,我们对钾的使用有了很多了解。”

其影响是巨大的。在我们注意到,康宁公司有潜力将整个元素周期表几乎无限组合使用。钾是一种很好的促进剂,有助于实现这一点。

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