Quartz - Quartz


Da Wikipédia, a enciclopédia livre

Quartzo
Quartz, Tibet.jpg
Geral
Categoria óxido mineral
Fórmula
(unidade de repetição)
SiO 2
classificação Strunz 4.DA.05 ( Óxidos )
classificação Dana 75.01.03.01 ( tectosilicates )
sistema de cristal α-quartzo: trigonal
β-quartzo: hexagonal
classe de cristal α-quartzo: trapezohedral (classe 3 2); p-quartzo: trapezohedral (classe 6 2 2)
célula unitária a = 4,9133 Â , c = 5,4053 Â; Z = 3
Identificação
massa fórmula 60,08 g · mol -1
Cor Incolor através de várias cores para preto
hábito de cristal prisma 6 lados que termina em 6 lados pirâmide (típica), drusy, de grão fino para microcristalina, maciço
geminação lei Dauphine comum, a lei Brasil e lei Japão
Decote {0110} Indistinto
Fratura conchoidal
Tenacidade Frágil
Escala de Mohs dureza 7 - inferior em variedades impuras (mineral definindo)
Brilho Vítreo - cerosa a maçante quando maciça
À risca Branco
diaphaneity Transparente para quase opaco
Gravidade específica 2,65; 2,59-2,63 variável em variedades impuros
Propriedades ópticas Uniaxial (+)
Índice de refração n ω = 1,543-1,545
n ε = 1,552-1,554
birefringence 0,009 (intervalo BG)
Pleochroism Nenhum
Ponto de fusão 1670 ° C (β tridimite ) 1713 ° C (β cristobalite )
Solubilidade Insolúvel em STP ; 1 ppm de massa a 400 ° C e 500 lb / in 2 para 2600 ppm em massa a 500 ° C e 1500 libras / polegada 2
Outras características estrutura: hexagonal , piezoeléctrico , pode ser triboluminescent , quiral (daqui opticamente activa se não racémica )
Referências

Quartzo é um mineral composta de silício e de oxigénio átomos numa estrutura contínua de SiO 4 silício-oxigénio tetraedros , com cada oxigénio ser compartilhada entre dois tetraedros, dando um total fórmula química de SiO 2 . O quartzo é o segundo mais abundante mineral em terra de crosta continental , atrás feldspato .

Os cristais de quartzo são quirais , e existir em duas formas, a α-quartzo normal, e a alta temperatura β-quartzo. A transformação de α-quartzo de p-quartzo ocorre abruptamente em 573 ° C (846 K). Desde a transformação é acompanhada por uma mudança significativa no volume, pode facilmente induzir a fratura de cerâmica ou pedras que passam por este limite de temperatura.

Há muitas variedades diferentes de quartzo, vários dos quais são semi-preciosas pedras preciosas . Desde a antiguidade, as variedades de quartzo têm sido os minerais mais utilizados na confecção de jóias e Hardstone esculturas , especialmente na Eurásia.

Etimologia

A palavra "quartzo" é derivado do alemão palavra "Quarz", que tinha a mesma forma na primeira metade do século 14, em alto alemão médio no leste central alemão e que veio do polonês termo dialeto kwardy , o que corresponde à Checa prazo Tvrdy ( "hard").

Os antigos gregos referido quartzo como κρύσταλλος ( krustallos ) derivado do Grego antigo κρύος ( kruos ) significa "frio gelado", porque alguns filósofos (incluindo Teofrasto ) aparentemente acreditava que o mineral a ser uma forma de super-arrefecida no gelo. Hoje em dia, o termo cristal rocha é por vezes usado como um nome alternativo para a forma mais pura de quartzo.

Cristal hábito e estrutura

Mineral quartzo incorporado em pedra calcária (parte superior direita da amostra), facilmente identificável por sua forma hexagonal. Ele não pode ser riscado por aço (ver escala de Mohs ).

Quartzo pertence ao sistema de cristal trigonal . A forma de cristal ideal é um de seis lados prisma terminando com seis lados pirâmides em cada extremidade. Na natureza cristais de quartzo são muitas vezes geminados (com duplos cristais de quartzo destros e canhotos), distorcida, ou então desenvolvida intermediariamente com cristais adjacentes de quartzo ou de outros minerais como para mostrar apenas parte dessa forma, ou a falta de faces cristalinas óbvias totalmente e aparecem em massa. Cristais bem formados tipicamente formam em um 'leito', que tem o crescimento sem restrições no vazio; geralmente os cristais estão ligados na outra extremidade a uma matriz e apenas uma terminação de pirâmide está presente. No entanto, os cristais duplamente terminados ocorrem onde se desenvolvem livremente, sem fixação, por exemplo dentro de gesso . Um quartzo geodo é uma tal situação em que o vácuo é aproximadamente de forma esférica, forrado com um leito de cristais apontando para dentro.

α-quartzo cristaliza no sistema de cristal trigonal, grupo espacial P 3 1 21 ou P 3 2 21 dependendo da quiralidade. β-quartzo pertence ao sistema hexagonal, grupo espacial P 6 2 22 e P 6 4 22, respectivamente. Estes grupos espaciais são verdadeiramente quiral (cada a que pertencem os 11 pares enantiomorphous). Ambos α-quartzo e quartzo β-se exemplos de estruturas de cristais quirais compostas de blocos de construção quirais (SiO 4 tetraedros no presente caso). A transformação entre α- e β-quartzo envolve apenas uma rotao comparativamente menor dos tetraedros com respeito um ao outro, sem mudança na forma como eles são ligados.

Variedades (de acordo com a microestrutura)

Embora muitos dos nomes de variedades historicamente surgiu a partir da cor do mineral, esquemas de nomeação científicos atuais referem-se principalmente para a microestrutura do mineral. A cor é um identificador secundário para os minerais criptocristalino, embora seja um identificador primário para as variedades macrocrystalline.

As principais variedades de quartzo
Tipo Descrição & Cor Transparente
Herkimer diamante Incolor Transparente
Pedra de cristal Incolor Transparente
Ametista Roxa Transparente
Ametrine Zonas de roxo e amarelo ou laranja Transparente
Quartzo rosa Rosa, pode exibir diasterism Transparente
Calcedônia Quartzo criptocristalino e mistura moganite.
O termo é geralmente utilizado apenas para branco ou ligeiramente
material colorido. Caso contrário, são usados nomes mais específicos.
Carnelian calcedônia laranja avermelhado Translúcido
Aventurine Calcedônia com pequenas inclusões (geralmente mica) que brilham Translúcido
Ágata Multi-colorido, calcedônia faixas Semi-translúcido a translúcido
Ônix Ágata, onde as bandas são de recta paralelo e consistentes em tamanho.
Jaspe quartzo criptocristalino, tipicamente vermelho para castanho Opaco
leitoso de quartzo Branco, pode exibir diasterism Translúcido a opaco
quartzo fumê Marrom ao cinza Opaco
olho de tigre Ouro fibroso de quartzo de cor vermelho-castanho, exibindo acatassolamento .
citrina Amarelo para laranja avermelhado a castanho, amarelo esverdeado Transparente
Prasiolita menta verde Transparente
quartzo rutilado Contém aciculares (em forma de agulha) inclusões de rutilo
quartzo Dumortierite Contém grandes quantidades de Dumortierite cristais

Variedades (de acordo com a cor)

Cristal de quartzo demonstrando transparência

De quartzo puro, tradicionalmente chamado de cristal de rocha ou de quartzo claro, é incolor e transparente ou translúcido, e muitas vezes tem sido usado para esculturas Hardstone , como a Lotário de cristal . Variedades coloridas comuns incluem citrino, quartzo rosa, ametista, quartzo enfumaçado, quartzo leitoso, e outros.

A distinção mais importante entre os tipos de quartzo é de que macrocrystalline (cristais individuais visíveis a olho nu) e os microcristalinas ou criptocristalino variedades ( agregados de cristais visíveis apenas sob alta ampliação). As variedades criptocristalino são ou translúcido ou principalmente opaco, enquanto as variedades transparentes tendem a ser macrocrystalline. Calcedônia é uma forma criptocristalino de sílica que consiste em intercrescimentos finas de ambos quartzo, e sua monoclínica polimorfo moganite . Outras variedades de pedras preciosas opacas de quartzo, ou rochas mistos, incluindo quartzo, incluindo muitas vezes contrastantes bandas ou padrões de cor, são ágata , cornalina ou sard, ônix , heliotrope , e jaspe .

Ametista

Ametista é uma forma de quartzo que varia de uma brilhante para cor púrpura escura ou opaca. Maiores depósitos mundiais de ametistas podem ser encontrados no Brasil, México, Uruguai, Rússia, França, Namíbia e Marrocos. Às vezes, ametista e citrino são encontrados crescendo no mesmo cristal. Em seguida, é referido como ametrine . Um ametista é formado quando há ferro na região onde foi formado.

quartzo azul

Quartzo azul contém inclusões de fibroso magnesio-riebeckite ou crocidolite .

quartzo Dumortierite

Inclusões do mineral dumortierite dentro de pedaços de quartzo muitas vezes resultam em seda aparecendo manchas com um azul matiz, matizes dando off roxo e / ou cinza cores igualmente a ser encontrado. "Quartzo Dumortierite" (às vezes chamado de "quartzo azul"), às vezes, apresentam contrastantes zonas de cor escura em todo o material de luz e. Interesse em determinadas formas de qualidade de quartzo azul como uma pedra preciosa colecionador particular surge na Índia e nos Estados Unidos.

citrina

Citrino é uma variedade de quartzo cuja cor varia desde um amarelo pálido até castanho devido a férricos impurezas. Citrinos naturais são raros; a maioria dos citrinos comerciais são tratados termicamente amethysts ou quartzos com fumo . No entanto, uma ametista tratado termicamente terá pequenas linhas no cristal, em oposição a turva ou fumaça a aparência de um citrino naturais. É quase impossível diferenciar entre citrino corte e amarelo topázio visualmente, mas eles diferem na dureza . O Brasil é o principal produtor de citrino, com grande parte de sua produção proveniente do estado do Rio Grande do Sul . O nome é derivado da palavra latina citrina que significa "amarelo" e é também a origem da palavra " cidra ". Às vezes citrino e ametista pode ser encontrada juntos no mesmo cristal, que é em seguida referido como ametrina . Citrino tem sido referido como a "pedra do comerciante" ou "pedra dinheiro", devido a uma superstição de que ela iria trazer prosperidade.

Citrino foi apreciado pela primeira vez como uma pedra preciosa amarelo-ouro na Grécia entre 300 e 150 aC, durante a Idade helenístico. O quartzo amarelo foi usado antes disso para decorar jóias e ferramentas, mas não foi muito procurado.

leitoso de quartzo

Quartzo leite ou quartzo leitoso é a variedade mais comum de quartzo cristalino. A cor branca é causada por hora inclusões de fluido de gás, líquido, ou ambos, presos durante a formação de cristais, tornando-se de pouco valor para aplicações de pedras preciosas ópticas e de qualidade.

Quartzo rosa

Rose quartzo é um tipo de quartzo o qual exibe uma cor de rosa pálido para rosa tonalidade vermelha. A cor é normalmente considerado como sendo devido a quantidades vestigiais de titânio , ferro ou manganês , no material. Alguns quartzo rosa contém microscópicas rutilo agulhas que produz um asterismo em luz transmitida. Recentes de difracção de raios-X estudos sugerem que a cor se deve a fibras microscópicas finas de possivelmente dumortierite dentro do quartzo.

Além disso, há um tipo raro de quartzo rosa (também chamada frequentemente de quartzo cristalino rosa) com a cor que se pensa ser causada por quantidades vestigiais de fosfato ou de alumínio . A cor em cristais é aparentemente fotossensível e sujeitas ao desbotamento. Os primeiros cristais foram encontrados em um pegmatite encontrados perto de Rumford , Maine , EUA e em Minas Gerais , Brasil .

quartzo fumê

Quartzo enfumaçado é uma versão cinza, translúcido de quartzo. Ele varia em clareza de quase total transparência a um cristal cinza-amarronzado que é quase opaca. Alguns também pode ser preto. Os resultados translucidez de irradiação naturais criação de silício livre no interior do cristal.

Prasiolita

Prasiolita , também conhecido como vermarine , é uma variedade de quartzo que é de cor verde. Desde 1950, quase todos prasiolita natural tem vindo de uma pequena Brasileira minha, mas ele também é visto na Baixa Silésia na Polónia . Naturalmente prasiolita ocorrendo também é encontrado no Thunder Bay área de Canadá . É um mineral raro na natureza; mais quartzo verde é ametista tratado termicamente.

tratamentos sintéticos e artificiais

Um cristal de quartzo sintético cultivadas pelo método hidrotérmico , cerca de 19 cm de comprimento e pesando cerca de 127 gramas

Nem todas as variedades de quartzo são naturais. Alguns cristais de quartzo claros pode ser tratada utilizando o calor ou a radiação gama para induzir a cor em que não teriam ocorrido naturalmente. Susceptibilidade a tais tratamentos depende do local a partir do qual o quartzo foi extraído.

Prasiolita , um material de cor verde-oliva, é produzida por tratamento térmico; prasiolita natural também tem sido observado na Baixa Silésia, na Polónia. Embora citrino ocorre naturalmente, a maior parte é o resultado da ametista tratado termicamente. Cornal é amplamente para aprofundar a sua cor tratado termicamente.

Porque quartzo natural é frequentemente geminados , quartzo sintético é produzido para utilização na indústria. Grandes, sem falhas, cristais individuais são sintetizados numa autoclave por meio do processo hidrotérmico ; esmeraldas também são sintetizadas desta forma.

Como outros cristais, quartzo pode ser revestido com vapores de metal para dar-lhe um brilho atractivo.

Ocorrência

Rocha granítica no penhasco de Gros la Tête - Aride ilha , Seychelles . Os finos (1-3 cm de largura) as camadas mais brilhantes são veios de quartzo, formados durante os últimos estágios da cristalização de magmas granito. Eles são muitas vezes chamados de "veias hidrotermais".

O quartzo é um constituinte definição de granito e outras felsic rochas ígneas . É muito comum em rochas sedimentares como arenito e xisto . É um constituinte comum de xisto , gnaisse , quartzito e outras rochas metamórficas . O quartzo tem o menor potencial de desgaste na série dissolução Goldich e, por conseguinte, é muito comum residual como um mineral em sedimentos e residuais solos .

Enquanto a maioria dos quartzo cristaliza a partir fundido magma , muito quartzo também precipita quimicamente a partir quentes hidrotermais veias como ganga , às vezes com minério de minerais como ouro, prata e cobre. Grandes cristais de quartzo são encontrados em magmáticas pegmatitos . Cristais bem formados podem atingir vários metros de comprimento e pesar centenas de quilos.

Que ocorrem naturalmente cristais de quartzo de pureza extremamente elevada, necessárias para os cadinhos e outros equipamentos utilizados para o cultivo de silício bolachas no semicondutor indústria, são caros e raro. Um local de mineração grande para quartzo de alta pureza é o Spruce Pine Gem Mine em Spruce Pine, Carolina do Norte , Estados Unidos . Quartz também podem ser encontrados em Caldoveiro Peak , em Astúrias , Espanha .

O maior documentado de um único cristal de quartzo foi encontrado perto Itapore, Goiaz, Brasil; que mediram aproximadamente 6,1 × 1,5 × 1,5 m e pesava mais do que 44 toneladas .

minerais de sílica relacionados

Tridimite e a cristobalite são de alta temperatura polimorfos de SiO 2 que ocorrem em sílica de alta vulcânicas rochas. Coesite é um polimorfo mais densa de SiO 2 encontrados em alguns locais de impacto de meteoritos e rochas metamórficas formadas a pressões superiores a aquelas típicas da crosta da Terra. Stishovite é um polimorfo ainda mais denso e de maior pressão de SiO 2 encontrados em alguns locais de impacto de meteoritos. Lechatelierite é um amorfo de sílica vidro SiO 2 que é formada por raios ataques em quartzo areia .

História

Fatimid jarro em cristal de rocha entalhada (quartzo claro) com tampa de ouro, c. 1000.

A palavra "quartzo" vem do alemão Quarz , que é de origem eslava (mineiros Checa chamou- Kremen ). Outras fontes atribuem a origem da palavra para o Saxon palavra Querkluftertz , significando minério de cross-veia .Sobre este som 

O quartzo é o material mais comum identificado como substância mística maban na mitologia aborígene australiana . Pode ser encontrada regularmente em cemitérios passagem túmulo na Europa em um contexto enterro, tais como Newgrange ou Carrowmore na Irlanda . O Irish palavra para o quartzo é grianchloch , que significa 'sunstone'. Quartz também foi usado na pré-histórica da Irlanda , bem como muitos outros países, para ferramentas de pedra ; ambos de quartzo veia e cristal de rocha foram knapped como parte da tecnologia lítica dos povos pré-históricos.

Enquanto jade tem sido desde os tempos mais remotos a pedra mais apreciada semi-preciosas para entalhar na Ásia Oriental e pré-colombiana da América, na Europa e no Oriente Médio as diferentes variedades de quartzo foram os mais comumente usado para os vários tipos de jóias e hardstone carving , incluindo pedras gravadas e gemas cameo , vasos de cristal de rocha e vasos extravagantes. A tradição continuou a produzir objetos que foram muito valorizadas, até meados do século 19, quando grande parte caiu de moda, exceto em jóias. Técnica Cameo explora as faixas de cores em ônix e outras variedades.

Jarro de cristal de rocha com decoração corte festão por Milan oficina a partir da segunda metade do século 16, Museu Nacional em Varsóvia . A cidade de Milão, além de Praga e Florença , foi o principal Renascimento centro para o corte de cristal.

Naturalista romano Plínio, o Velho acredita quartzo ser água gelada , permanentemente congelado depois de grandes períodos de tempo. (A palavra "cristal" vem da palavra grega κρύσταλλος , "ice"). Ele apoiou esta ideia, dizendo que o quartzo é encontrado perto de geleiras nos Alpes, mas não em montanhas vulcânicas, e que grandes cristais de quartzo foram formados em esferas de arrefecer as mãos. Essa ideia persistiu pelo menos até o século 17. Ele também sabia da capacidade de quartzo para dividir a luz em um espectro .

No século 17, Nicolas Steno estudo de quartzo 's abriu o caminho para os modernos cristalografia . Ele descobriu que, independentemente do tamanho ou a forma de um cristal de quartzo, sua longa prisma enfrenta sempre unidos em um perfeito ângulo de 60 °.

De quartzo piezoeléctricos propriedades foram descobertas por Jacques e Pierre Curie , em 1880. O oscilador de quartzo ou ressonador foi primeiramente desenvolvido por Walter Guyton Cady em 1921. George Washington Pierce desenvolvido e patenteado osciladores de cristal de quartzo em 1923. Warren Marrison criado o relógio oscilador primeira quartzo com base em o trabalho de Cady e Pierce em 1927.

Os esforços para sintetizar quartzo começou em meados do século XIX, como os cientistas tentaram criar minerais sob condições de laboratório que imitavam as condições em que os minerais formados na natureza: geólogo alemão Karl Emil von Schafhäutl (1803-1890) foi a primeira pessoa a sintetizar quartzo quando em 1845 criou cristais de quartzo microscópicos em uma panela de pressão. No entanto, a qualidade eo tamanho dos cristais que foram produzidos por estes esforços iniciais eram pobres.

Cristais de quartzo sintéticas produzidas na autoclave mostrado na Western Electric piloto planta quartzo hidrotérmica 's em 1959

Na década de 1930, a indústria de eletrônicos havia se tornado dependente de cristais de quartzo. A única fonte de cristais adequados foi Brasil; no entanto, a Segunda Guerra Mundial interrompeu o abastecimento do Brasil, de modo nações tentou sintetizar quartzo em escala comercial. Mineralogista alemão Richard Nacken (1884-1971) alcançou algum sucesso durante os anos 1930 e 1940. Depois da guerra, muitos laboratórios tentou crescer grandes cristais de quartzo. Nos Estados Unidos, o Corpo do sinal do exército dos Estados Unidos contratado com Bell Laboratories e com a Companhia de Desenvolvimento Escova de Cleveland, Ohio para sintetizar cristais seguindo o exemplo de Nacken. (Antes da Segunda Guerra Mundial, escova Desenvolvimento produziu cristais piezoelétricos para toca-discos.) Em 1948, escova de Desenvolvimento tinha crescido cristais que foram de 1,5 polegadas (3,8 cm) de diâmetro, o maior até agora. Na década de 1950, de síntese hidrotérmica técnicas foram produzir cristais de quartzo sintéticos a uma escala industrial, e hoje praticamente todo o cristal de quartzo utilizada na indústria electrónica moderna é sintético.

Piezoeletricidade

Alguns tipos de cristais de quartzo tem piezoeléctricos propriedades; eles desenvolvem um potencial elétrico sobre a aplicação de tensão mecânica . Um uso precoce dessa propriedade de cristais de quartzo estava em fonógrafo captadores. Um dos usos mais comuns piezoeléctricos de quartzo hoje é como um cristal oscilador . O relógio de quartzo é um dispositivo familiarizado com o mineral. A frequência de ressonância de um oscilador de cristal de quartzo é alterada carregando-o mecanicamente, e este princípio é utilizado para as medições muito precisas de alterações muito pequenas de massa na microbalança de cristal de quartzo e de monitores de espessura de película fina .

Veja também

Referências

links externos