Kvarc IX. Kategória : szilikátok | |
Kvarc - La Gardette bánya, Le Bourg-d'Oisans , Isère Franciaország (13 × 13 cm ). | |
Tábornok | |
---|---|
CAS-szám |
(β) |
(α)
Strunz osztály |
4.DA.05
4 OXID (Hidroxidok, V [5,6] vanadátok, arzenitek, antimonitok, bizmutok, szulfitok, szelenitek, telluritok, jodátok) |
Dana osztálya |
75.1.3.1
Tektoszilikátok 75.1.3.1. Kvarc- SiO 2 |
Kémiai formula | Ha O 2 |
Azonosítás | |
Forma tömeg | 60,0843 ± 0,0009 amu O 53,26 %, Si 46,74%, |
Szín | változatos: színtelen, fehér (leggyakrabban), szürke, sárga, lila, rózsaszín, barna, fekete, zöldes, kékes, piros, zöld |
Kristályosztály és űrcsoport | trigonális-trapéz alakú, P 3 1 21 vagy P 3 2 21 a SiO 4 tetraéderek hélixeinek tekerési irányától függően |
Kristály rendszer | trigonális |
Bravais hálózat | hatszögletű |
Macle | vö. tétel |
Hasítás | ritkán figyelhető meg a [10 1 1], [01 1 1], [10 1 0] |
Szünet | kagyló alakú |
Habitus | hatszögletű prizma, amelyet két rombohéder (kvarc α) vagy hatszögletű bipiramid (kvarc β) zár le |
Testvérvárosi kapcsolat | Igen |
Mohs-skála | 7 (tisztátalan fajtáknál kevesebb) |
Vonal | fehér |
Szikra | zsíros, üveges, fehér |
Optikai tulajdonságok | |
Törésmutató | n o = 1,5442 n e = 1,5533 |
Pleokroizmus | alacsony |
Birefringence | A = 0,0091; egytengelyes pozitív |
Forgóerő | 21,73 ° / mm át 20 ° C-on , és a 589 nm-en |
Szétszórtság | 2 v z ~ 0-10 ° |
Ultraibolya fluoreszcencia | a szennyeződésektől függően |
Átláthatóság | átlátszó és átlátszatlan |
Kémiai tulajdonságok | |
Sűrűség | 2,65 állandó |
Olvadási hőmérséklet | 1650 (± 75) ° C |
Olvadhatóság | nem olvad, de ropog forrásponton : 2230 ° C |
Oldékonyság | oldódik HF-ben |
Kémiai viselkedés | nagyon stabil, a hidrogén-fluorid vagy a magas koncentrációjú nátrium-hidroxid kivételével |
Fizikai tulajdonságok | |
Elektromechanikus kapcsolási együttható | k = 10% |
Mágnesesség | nem |
Radioaktivitás | Bármi |
SI és STP mértékegységei, hacsak másként nem szerepel. | |
A kvarc egy faj ásványi a csoport szilikátok , alcsoportja tektoszilikátok , tagjai szilícium-dioxid vagy szilícium-dioxid, kémiai képlet Sio 2Különböző elemek nyomai, például Al , Li , B , Fe , Mg , Ca , Ti , Rb , Na , OH .
Vagy nagy színtelen, színes vagy füstös kristályok, vagy áttetsző megjelenésű mikroszkopikus kristályok formájában jönnek létre.
A litoszféra 12 tömegszázalékát kitevő kvarc a leggyakoribb ásványi anyag (oxigén és szilícium, a fontossági sorrendben a litoszféra első és második alkotóeleme); fontos része a gránitnak , amellyel kitölti a maradék tereket, valamint a gránit ( gneisz , kvarcit ) és üledékes ( homok , homokkő ) metamorf kőzeteknek .
A kvarc szó etimológiája nem nyilvánvaló. Az első hipotézis a "quaterz" vagy a "quaderz" szóból származik, amely a XVI . Századig rossz ásványi anyagokat jelent. Egy másik hipotézis a német "gewärz" (kinövés, csíra) szó összehúzódása.
A kvarc kifejezés a középkorban minden kristályra vonatkozott. Ez volt Georgius Agricola , akik korlátozni a kifejezést, hogy a rock kristályok.
A kvarckristályok gyakran üvegszerű tömegként jelennek meg, tejszürke árnyalatúak és olajos fényűek, sajátos kristályos forma nélkül. Ezek a kristályok későn képződtek, és elfoglalták a korábban kialakult kristályok közötti teret.
Az aljzatból kinőtt kvarckristályok prizmatikus arcokat mutatnak, és egy piramisban végződnek (a másik vég beágyazódik a kőzetbe). Néhány kvarc amely kifejlesztett belül üledékek tudja mutatni piramisok a saját két vége (kettős gúla kvarc a jácint Compostela, a triász a Pireneusok és Asztúria).
Elemzés nélküli polarizált fényben:
Az elemzett polarizált fényben:
1907-ben mutatta be Otto Muegge ( Mügge ) német kristálykutató a különbségeket az itt leírt polimorf α kvarc és a β kvarc között .
A kristályszerkezet hatszögletű magas hőmérsékleten (β kvarc, tércsoport P 6 4 21 vagy P 6 2 21), trigonális alacsony hőmérsékleten (α kvarc, tércsoport P 3 1 21 vagy P 3 2 21). A SiO 4 tetraéderek hélixeinek tekerése mindkét irányban végezhető, balra vagy jobbra, ami megmagyarázza a két tércsoportot a polimorfok mindegyikéhez , β és α.
A paraméterek a hagyományos α kvarc mesh vannak: = 4,913 3 Á , = 5,405 3 Å (Z = 3; V = 113.00 Á 3 ), annak számított sűrűség 2,65 g / cm 3 .
Bár az alfa kvarc kristályszerkezetét a legtöbb francia ásványtani szöveg "hatszögletű, romboéderes rendszerként" írja le, Massimo Nespolo, az ásványtan és a kristálytan professzora azt állítja, hogy ez a besorolás téves lenne. Az α kvarc a P 3 1 21 (bal kvarc) vagy a P 3 2 21 (jobb kvarc) tércsoportban kristályosodik, hatszögletű rács mellett, amelyet a " P " szimbólum jelez . Az α-kvarc kristályrendszere tehát trigonális, mivel az α-kvarc három fokozatú tengelyt tartalmaz a szimmetria legmagasabb rendű elemeként. A "romboéder" kifejezés a rácsra vonatkozik, de a kvarcrács mindig hatszögletű. E szerző szerint ezért nem szabad összetévesztenünk a „kristályrendszer” nómenklatúráját, amelyből hiányzik a romboéderes kifejezés, és a „retikuláris rendszer” nevezéktanát, amelyből a trigonális kifejezés hiányzik. A retikuláris rendszerben a rombohéder kristály megfelel a kristályrendszer trigonális kristályának. A trigonális kristályrendszerhez tartozó kristálynak azonban lehet akár romboéderes, akár hatszögletű rácsa, ennélfogva lehetősége van mindkét rácsrendszerhez tartozni. A kristályszerkezetről szóló cikk teljesebb magyarázatot ad a problémára.
A kvarcnak megvan az a sajátossága is, hogy a szilikátok és különösen a tektoszilikátok közé sorolják , ha követjük a Dana osztályozást, de oxidokba ( szilícium-dioxid ) is, ha a Strunz osztályozását követjük . Ebben a cikkben szándékosan a szilikátok osztályába sorolták, míg a Wikipédia a Strunz osztályozást választotta az ásványtanra , mivel a szilícium-dioxid valójában a szilikátok archetípusa. Ez azt mutatja, hogy milyen nehézségek adódnak a természettudományi besorolás felállításakor.
A kvarc gyakran ikerpárban fordul elő . Nagyszámú kvarc iker ismeretes: a legfontosabbakat az alábbi táblázat foglalja össze.
Vezetéknév | Iker elem | index | ferdeség | szög a c tengelyek között |
---|---|---|---|---|
Dauphiné vagy svájci | (Π) | 1 | 0 ° | 0 ° |
Brazília | (11 2 0) vagy 1 | 1 | 0 ° | 0 ° |
Leydolt vagy Liebisch (kombinált iker Dauphiné - Brazília) |
(0001) | 1 | 0 ° | 0 ° |
Derékszögű csavar (szintetikus) |
[210] (π / 2) | 2 | 5 ° 27 ' | 90 ° |
Japán vagy Gardette (α) / Verespatak (β) |
(11 2 2) | 2 | 5 ° 27 ' | 84 ° 34 ' |
Esterel | (10 1 1.) | 3 | 5 ° 48 ' | 76 ° 26 ' |
Sella (α) / Szardínia (β) | (10 1 2) | 3 | 5 ° 48 ' | 115 ° 50 ' |
Belowda Beacon | (30 3 2) | 4 | 4 ° 43 ' | 55 ° 24 ' |
Breithaupt | (11 2 1.) | 5. | 4 ° 22 ' | 48 ° 54 ' |
Wheal Coates | (21 3 1) | 6. | 2 ° 55 ' | 33 ° 08 ' |
Cornwall | (20 2 1) | 7 | 1 ° 25 ' | 42 ° 58 ' |
Pierre-Levée | (21 3 3) | 7 | 6 ° 32 ' | 83 ° 30 ' |
Zinnwald | --- | --- | --- | egyperiódusú iker |
Macle de la Gardette vagy Japán - Vizille Isère Franciaország
Japán Macle Huaron Peru
Nagyon kemény (a Mohs-skálán 7 ), az α-kvarc kristályosodik 573 ° C alatt , a β-kvarc pedig 573 ° C és 870 ° C között, légköri nyomáson, tengerszint felett.
A 573 ° C-on (a „kvarc pont” a kerámia égetési), α kvarc ( alacsony hőmérsékletű polimorf ) alakul β kvarc (magas hőmérsékletű polimorf). Ez egy elmozduló átalakulás - az ott lévő atomok relatív elmozdulása körülbelül tízszer kisebb, mint az atomok közötti távolságuk -, amelynek térfogatnövekedése körülbelül 0,829% nagyságrendű. Az α fázistól eltérően a β fázis csak kissé piezoelektromos .
Magasabb hőmérsékleten a kvarc tridimitté , majd cristobalittá alakul . Egyéb polimorfok képződnek nagy nyomáson: koezit és sztishovit .
A kvarc fluoreszkálhat az összetevő szennyeződésektől függően. Bemutathatja a tribolumineszcencia jelenségeit is .
A kvarc nem szívódik fel ultraibolya fényben , ezért kvarc küvettákat használnak az UV-ben elnyelő molekulák ( például DNS ) abszorbanciájának mérésére .
A kvarckristályok kettős törésűek és optikai aktivitást mutatnak .
A természetes kvarckristályok jelentős méreteket érhetnek el: a legnagyobb ismert kvarc egykristályt Manchõ Felipe-nél találták, Itaporé közelében ( Goiás , Brazília ): 6,1 × 1,5 × 1,5 m , becsült súlya 40 tonna .
Jelenleg a természetes kvarcot, amely a világ minden táján megtalálható (a fő lerakódások Brazíliában találhatók ), alig használják ki jobban, mint magként szolgálnak a szintetikus kvarc előállításának folyamatában, ezt a szintézist a második világ vége óta iparosítják. Háború .
Quebec északnyugati részén a kvarc az egyik fő mutatója annak, hogy tömegében van arany. Színe főleg tejfehér vagy halványszürke alatt jelenik meg.
A kvarckristályok gyakran meglehetősen tisztáknak tűnnek, de a valóságban szinte mindig tartalmaznak többé-kevésbé láthatatlan zárványokat, amelyek információt nyújtanak növekedési körülményeikről: "szerelmi nyilak" vagy "Ámor nyilai", egyenes tű alakú kristályok fekete tűkkel. Turmalin alakult ki többé-kevésbé anarchikusan a goethit barna tűi vagy a rutil sárga ; "Thetys haj", aktinote vagy az amfibolok nagy családjába tartozó egyéb ásványok zöld szálai által ívelt acularis kristályok ; "Vénusz haja", nyilakkal és hajjal aranysárga rutil; "Bikaszemek", párhuzamosan vörös szálakkal, "bikaszemek" vörös szálakkal, "sólyomszemek" kék szálakkal, "vasszemek" sárga szálakkal, vörös és fémes részekkel, "tigrisszemek" sárga szálakkal.
A kristályképződés hidrotermális eljárással megy végbe , megismételve azokat a természeti körülményeket, amelyek a sziklakristályokat megszületik. Vízzel töltött hengerben van egy finom természetes kvarckristály, amelyen a mesterséges kristály (mag) és a szilícium-dioxid könnyen oldódó formában nő. Az egészet nagy nyomásnak ( 80 MPa ) teszik ki, és magas hőmérsékletre ( 400 ° C ) hozzák, így a felső rész kissé kevésbé meleg. Az alsó részen telített szilícium-dioxid-oldat képződik. Konvekció vezérli a henger teteje felé, ahol túltelítetté válik . A szilícium-dioxid ezután a maggal érintkezve kvarc formájában kicsapódik. Ez egy nagyon lassú folyamat: 0,5–1 kg-os kristály előállítása több hétig is eltarthat . Az éves világtermelés körülbelül 300 tonna volt 1980-ban.
Ezt az anyagot nem szabad összetéveszteni a "szintetikus kvarc" vagy a "feloldott kvarc" jelöléssel, amely az 1990-es években forgalomba hozott anyagot jelöli . Ez az anyag egy szintetikus gyanta , amely 70-90% kristályos szilícium-dioxiddal és színezékekkel van töltve, és amelyet különösen munkalapként vagy asztalként használnak a konyhákban. Elemzését követően, amely 2017-ben kiderült, nehézfémek ( kadmium , réz nagy dózisban (33,7 mg / kg és 71 mg / kg a két vizsgált minta), valamint 13,57 mg a cink per kg), az illékony szerves vegyületek (VOC-k), policiklusos az aromás szénhidrogének (PAH-k) és a ftalátok , ezen anyag ártalmatlansága a szerelők, sőt a felhasználók számára is nemrégiben megkérdőjeleződött Franciaországban; évben a Versailles-i Ítélőtábla elrendelte2018. február jelentést két független szakértőnek erről a témáról.
A természetben a kvarc ritkán fordul elő az ipar számára megfelelő minőségű egykristályok formájában , amelyek piezoelektromos tulajdonságait ( ikrek jelenléte ) használják. A kristályok tartalmazhatnak zárványokat is , amelyek lehetnek folyékonyak, gázneműek (vízmentes kvarc) vagy szilárdak, például amfibol, szarvas vagy rutil.
A kvarcot számos területen használják:
A kvarc piezoelektromos tulajdonságai a modern órák alapvető elemévé teszik (lásd a természetes frekvenciát ); a kvarc kiváló rezonátor, vákuumminőségi tényezője gyakran meghaladja az 500 000-et . Vagy nagy stabilitású oszcillátorokban (másodlagos időreferenciák), vagy kiváló minőségű szűrőkben használják - például SSB-ben ( single sideband ).
Számos kvarc vágások különböző tulajdonságokkal: a leggyakoribb a AT vágott, amelynek jó a hőmérsékleti stabilitása (AT vágások általában megadva, hogy a az inflexiós pont a görbe van 25 ° C-on ); az LV vágás meglehetősen alacsony rezonancia frekvenciákat tesz lehetővé (<1 MHz); az SC vágás Q minőségi tényezője a legjobb, ezért a leghalkabb oszcillátorokat adja.
A kristályokat vagy alapvető módban (kb. 30 MHz alatt ), vagy harmonikus módban ( felhang : kb. 150 MHz-ig ) használják, ami magasabb minőségi tényezőt ad nekik, de kiindulási problémát jelent.
Quartz lehet használni, mint a kovakő , hogy tüzet: a szikra által termelt ütős egy acél penge lehetővé teszi, hogy gyullad éghető anyagból, például tapló.
Kvarc a fazekasságbanA fazekasságban a kvarc "gerincként" szolgál a paszták számára, biztosítva a tűzzel szembeni ellenállást. Számos kerámia pasztában találhatók kvarcszemcsék; néhány kivételtől eltekintve ezek az úgynevezett „félig finom” tészták.
Részt vesz a porcelán (nem porózus, üveges, áttetsző kerámia gyártásában is , amely 50% kaolin , agyag , földpát és kvarc keverékéből készül ).
Azt is használják az összetétele a máz , amelyben üvegesített tüzelési gipsz, amelyet főként földpát és kvarc (a máz, a szilícium-dioxid a kvarc az az összetevő, amely üvegesedik).
A kerámiaégetésnél a „kvarcpont” az 573 ° C hőmérséklet , amelynél az α kvarc β kvarccá alakul át (lásd fent a „ Fizikai tulajdonságok ” részt ). A fazekasság szempontjából ez az a pont, amikor a kristályos szilícium-dioxid egyidejűleg üveges kovasavdá válik, miközben eléri a maximális tágulási pontját. Ez a hirtelen fizikai módosítás gyengíti az alkatrészt; olyan hatás, amelyet enyhít zsírtalanító , talkum, homok vagy samott hozzáadása a pasztához . Ez az oka annak is, hogy a sütik sütésénél elkerüljük a hőmérséklet túl gyors felmelegedését .
Kína déli részén a zúzott kvarc használható homok helyett a "sárkánykemencék" ( longyao ) talajának felszínének kiegyenlítésére . Ezek a sütők, különösen alkalmas a darabokat igénylő gyors főzési (például Longquan celadons ), amelyek formájában alagutak épült a hegyoldalban, és elérheti a 60 m és 100 m hosszúságú; a kilövendő darabokat közvetlenül a homokra vagy zúzott kvarcra helyezik.
A kvarc százalékos aránya az AD korai kerámiáiban gyakran - de nem mindig - nagyjából hasonló az előégetett pasztákéhoz. Bizonyos későbbi kerámiák, magasabb hőmérsékleten égettek; és sok olyan kerámia, amely nagy arányban tartalmaz mészkövet, kevésbé gazdag kvarcban, mert az égetés során nagyrészt átalakul. Így a kvarc aránya az antik kerámiában lehetővé teszi a kerámia osztályozásának és jellemzésének módszerét. Például a kvarc százalékos aránya a regionális sigillea kerámiákban (amelyek csúszása nagyon vékony) ritkán haladja meg a 15% -ot, míg a fehér csúszással rendelkező finom kerámiáké (vastagabb, mint a sigillea csúszása) gyakran meghaladja a 30% -ot. Ez a pont tükröződik a darabok testének elkészítéséhez használt agyag kiválasztásában: egyik műhely sem, amely nagy mennyiségű kvarccal készített finom kerámiát, nem készített sigillea-t.
Kvarc primitív hiedelmekbenMircea Eliade hangsúlyozza, hogy a hegyikristály (átlátszó kvarc) fontos szerepet játszik a hiedelmek és mágikus gyakorlatok , vagy shamanists , sok primitív népek ( bennszülöttek Ausztráliában , negritók a Maláj-félsziget , indián ...) általában úgy tekintik, az égi eredetű , a kvarc sámánokra és gyógyszeres férfiakra ruházza hatalmát ; a rítusok az iniciációs , kvarc darab vihetjük be a szervezetben a kezdő, például azáltal, hogy egy ivóvizet tartalmazó kristályok. Különböző mítoszokat utalnak természetfeletti helyen bélelt kristályok, vagy egy kristály trón által használt Legfelsőbb Lény. Más hagyományok a repülés mágikus erejét idézik elő a hegyikristály által. Magát a kvarcot néha "megszilárdult fénynek" nevezik. A nyoma ezek a hiedelmek is megmaradt bizonyos hagyományos európai mesék , felidézve a „hegyi üveg” vagy kristály, lásd például az orosz mese című The Mountain Crystal és egyes mesék Grimm .
Módosított kvarc - misztikaAz ember gyakran talál "köves kereskedelemben" "misztikus kvarc" megnevezést. Ezeknek a köveknek természetes hialin-kvarc alapja van, de forró állapotukban vékony titán-oxid filmmel veszik körül őket, amely irizáló megjelenést kölcsönöz nekik. Ezt a mesterséges kezelést más finom vagy drágakövekre is alkalmazzák, ha színük túl áttetsző színük és piaci értékük javítása érdekében. Ezért pusztán kereskedelmi névről van szó, amely abszolút nem módosítja a kő természetét, és nem tulajdonít semmilyen "hatalmat".
Hit a "káros hullámok" elnyelésébenVannak, akik kvarcköveket (többnyire rózsaszínű vagy füstös) használnak, hogy megvédjék magukat az elektronikus berendezések által kibocsátott "rossz elektromágneses hullámoktól ". A valóságban, ha a kvarc enyhén átlátszatlan bizonyos hullámokon, amelyek áthaladnak rajta, akkor semmiképpen sem "szívja" be a körülötte áthaladó sugárzást, és ezért nem képez elektromágneses árnyékolást .
Misztikus kvarc.
Reliquary kvarc Stupas Bhojpur , I st század ie. Kr . U.
Reliquaire kvarc alakú liba Hamsa , Gandhara , I st században.
Kvarc Herkimer - Herkimer megye , New York (USA) (2 × 1,3 cm ).
Kvarc "Ghost" - Minas Gerais - Brazília (7,8 × 2,2 cm ).
Szilárd "lélek" kvarc a L'Oisans France-ból (10,2 × 4,7 cm ).
Rutil kvarc - Minas Gerais - Brazília (6 × 6 cm ).
Rutil zárványok kvarcban - Minas Gerais - Brazília (3,5 × 2,5 cm ).
Kvarc - Minas Gerais - Brazília (18 × 14 mm ).
Jasper .