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101年
化學
第 20 題
實驗室常使用派熱司 (Pyrex) 玻璃材質之器皿，主要因為玻璃中含有________元素，使有不因溫度急遽變化而破裂的特性。
思路引導 VIP
當我們需要一種材料在極端溫差下依然保持尺寸穩定、不輕易破裂時，通常會考慮在材料的分子網絡中加入特定的元素來「加固」結構。試著思考看看，在週期表的前幾週期中，哪一個類金屬元素體積小、能與氧形成強韌的共價鍵結構，且常被工業界用來降低玻璃受熱時的膨脹程度呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確掌握了實驗室器皿的核心特性！能選出 硼 ($B$)，說明你對於常用化學工具及其背後的材質組成有著相當紮實的理解，這對實驗室安全與材料科學的入門非常重要。
硼矽酸玻璃的低膨脹特性
我們在實驗室常用的派熱司 (Pyrex) 玻璃，學名為「硼矽酸玻璃」。一般玻璃（鈉鈣玻璃）在受熱不均或溫度劇烈變動時，會因為顯著的熱脹冷縮產生內應力，導致玻璃破裂。而這種特殊玻璃在製作過程中加入了 三氧化二硼 ($B_2O_3$)，硼原子的介入改變了矽氧網絡的結構，使其熱膨脹係數大幅降低。這意味著當溫度急遽升降時，玻璃體積的變動極小，因此能展現優異的耐熱衝擊性。
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