揉製過的黏土經過曝曬幹燥後具有一定的強度,可以製成泥磚,用這種泥磚搭建的房子在中東及北非等地頗為常見。但是,泥磚遇到水就會變軟,隻能在氣候幹燥的地區使用,在其他地區就無法使用了。僅僅經過曝曬製成的泥壺之類的容器,遇到水的時候也會變成一堆爛泥,所以無法應用於生活中。隻有經過高溫燒製之後,泥製器皿才會變成具有實用性的陶器。
泥磚建築物
為什麽泥土器皿經過高溫燒製之後就會變成高強度、不怕水的陶器呢?簡而言之,在高溫環境下,黏土內部發生了化學反應,原子之間相互聯結形成了新的分子。
黏土內部充滿了各種礦物質的細小結晶,這些細小結晶內部包含著黏土的單個粒子,主要成分是矽和鋁等攜帶正電的原子,與攜帶負電的氧原子相互交錯,形成類似腳手架般牢固的網狀結構。
但是,結晶與結晶表麵的原子並未相互聯結,它們在遇到水分子的時候就會與其中的氫原子結合。不規則的小晶體也會與附近的原子組成不穩定的結合體,好像生怕落了單似的。這些表麵原子仿佛一直在等待時機尋找合適的原子,隨時與之形成和晶體內部結構相似的構造。
高溫燒製就相當於“撮合”這些孤立的表麵原子,高溫使原子活動更加頻繁,促使原子反複與周邊原子結合。原本在水與揉製的作用下形成的黏土,內部的細小結晶相互之間緊密排列。而高溫提高了表麵原子的振動頻率,形成小結晶之間的原子共價鍵,從而使整體結構更加牢固,這就是陶器的強度遠超黏土的秘密。
陶器可以曆經幾千年時光而不改變自身的形狀,更不會重新變回黏土。人類的祖先花費精力燒製的陶器,到了今天依舊保持著當時的風采,這多虧原子之間形成了牢固的層狀結構。