Кварц: формула и химические свойства, виды и применение. Кварц – описание, полезные свойства, применение

Что такое кварц? Свойства минерала, химические характеристики, разновидности и его применение

Минерал кварц является одним из наиболее распространённых в недрах Земной коры. Его химическая формула выглядит таким образом SiO2, диоксид кремния . Название данного минерала происходит от немецкого слова «Querklufter», что означает руда секущих жил.

Химическая характеристика кристаллов кварца

Кремнезём является наиболее распространённой формой кварца и имеет свойство развитого полиморфизма. Существует две основные кристаллические полиморфные модификации кремневой двуокиси: 1) α-кварц гексагональный, хорошо устойчивый при давлении в 1 атмосферу в диапазоне температур от573 до 870°С; 2) β-кварц тригональный, устойчивый при более низких температурах, значения которых ниже 573°С.

На фото кристаллы кварца

В природе β-кварц более распространён, чем α-кварц. Отсутствие центра симметрии и плоскостей у кристаллов β-кварца свидетельствует о наличии у него пироэлектрических и пьезоэлектрических свойств.

Существуют другие модификации полиморфного кремнезёма:

Стишовит (образуется при наличии очень высокого давления, а также умеренной температуре, впервые был найден на месте ядерного взрыва, в его эпицентре )

На фото зеленый кварц

Кристаллы кварца, по своей структуре очень схожи с кристаллами берлинита. Обычно они образуются в виде шестигранной призмы. С одного края, иногда с обоих, увенчанной трехгранной или шестигранной головкой, по форме напоминающей пирамиду.

Очень часто кристаллы кварца по направлению к головке постепенно сужаются, а на плоских гранях кристаллической призмы просматривается характерная поперечная штриховка.

Довольно редко кристаллы кварца имеют форму псевдогексагональной дипирамиды. Внешне, кристаллы кварца обычно правильные, но иногда образуют сложные сдвоенные участки.

Они возникают как при росте кристаллов, так и в процессе внутренней структурной формировки при механических деформациях, а также термических полиморфных α-β переходах, которые сопровождаются сильным сжатием.

В горных породах метаморфического и магматического происхождения кристаллы кварца образуют неправильные зерна изометрической формы. Они часто бывают сросшиеся с кристаллами других минералов.

Свойства кварца

Кварцу присущ стеклянный блеск , иногда с жирным отливом. Излом его кристаллов раковистый или неровный. Спайность кварца несовершенная, а твердость равна 7 по шкале Мооса . Плотность данного минерала составляет 2,6 — 2,65 г/см3.

Кварц хорошо растворяется в плавиковой кислоте . Температура плавления минерала составляет 171 — 1728°С. Из-за сильной вязкости раствора очень трудно определить точную температуру плавления. Кварц относится к группе оксидов образующих стекло , другими словами он склонен к образованию кристаллов переохлажденного расплава — стекла .

Разновидности кварца

Существует большое количество разновидностей кварца. К ним относится горный хрусталь , представляющий собой кристаллы прозрачного бесцветного кварца. Раухтопаз или ещё его называют дымчатый кварц , имеет светло-серый или светло-буроватый. Ещё один вид кварца называется морион , имеет чёрную окраску.

Аметист является драгоценной разновидностью горного хрусталя, который имеет фиолетовый , фиолетово- розовый , сиренево- красный цвета. Кристаллы цитрина имеют лимонный жёлтый цвет. Авантюрину присущ мерцающий цвет из-за большого количества мелких чешуек гематита или слюды .

На фото золотое кольцо с дымчатым кварцем

Празем имеет в составе включения актинолита, которые придают ему зелёный оттенок. Волосатик — это ещё одна разновидность горного хрусталя, имеет в составе включения кристаллов тонкоигольчатого рутила , гётита, турмалина или других видов минералов, которые образуют кристаллы тонко-игольчатой формы.

Халцедон – полупрозрачный минерал скрытокристаллической тонковолокнистой разновидности. Он бывает белого, серого и медово-жёлтого цветов. Образует кристаллы сферолитов, псевдосталактиты или сплошные больших размеров массивные образования, а также сферолитовые корки. Агат — одна из разновидностей халцедона со слоисто-полосчатой структурой кристаллов.

На фото разновидность кварца волосатик

Кремень образует скрытокристаллические тонкозернистые агрегаты кремнезёма, имеющие непостоянный состав, которые образованны в основном из кварца и в наименьшей степени из кристобалита, халцедона, в редких случаях с присутствием маленького количества кристаллов опала .

Они чаще всего находятся в виде гальки или конкреций, которые возникают при их разрушении механического характера. Соколиный глаз , Тигровый глаз , Бычий глаз – все они являются псевдоморфозами, то есть продуктами замещения кварцем различных разновидностей асбеста.

Образование кварца

Кристаллы кварца образуется в процессе различных геологических изменений. Кристаллизуется кварц непосредственно из магмы кислотного состава, а также из богатых флюидами пегматитовых магм. В породах вулканического происхождения с присутствием кислого состава часто образуются порфировые вкрапления.

Кварц является одним из главных минералов семейства гранитных пегматитов, в которых кварц образует сращения с полевым калиевым шпатом . Кристаллы кварца также являются главными минералами метасоматитных апогранитов — грейзенов. В наружных условиях кварц хорошо устойчив, он накапливается и образуется в россыпях различного генезиса.

Читать еще:  Взаимодействие с родителями в рамках проекта «Детский эколого- краеведческий календарь «Люби и знай свой край родной. Эколого - краеведческий календарь По дорожкам с Единорожкой""

Применение кварца

Данный минерал является ценным минеральным сырьём. Он используется в производстве оптических приборов, в радио и телефонной аппаратуре, а также в генераторах ультразвука.

В огромных количествах используется керамической и стекольной промышленностью (чистый кварцевый песок и горный хрусталь ). Также этот минерал применяют для производства кварцевого стекла и изготовления кремнеземистых огнеупоров. В ювелирном искусстве применяется в качестве вставок в украшения или как поделочные камни .

Самым важнейшим свойством кристаллов кварца является пьезоэффект. Он был открыт в 1880 г. учеными из Франции, братьями Полем и Пьером Кюри, на кристаллах кварца. Применить явление пьезоэффекта впервые предложил Поль Ланжевен, он также был французом.

Это открытие произошло в годы первой мировой войны. Суть предложения Поля Ланжевен состояла в применении ультразвука для обнаружения подводных лодок противника, а вот для получения этого ультразвука предполагалось использование пьезоэффекта.

Плоская, параллельная, гладкая, полированная пластина кварца с держателем и электродами представляла собой пьезоэлектрический резонатор, другими словами это был колебательный контур с определенной частотой резонансных колебаний. Резонансная частота напрямую зависит от направления среза и от толщины самой пластинки.

На фото розовый кварц

Кварцевые резонаторы используются в качестве фильтров, имеющих высокую избирательную способность, а также для эталонирования и стабилизации частоты в генераторах. Одним из главных и важнейших требований к кварцевым резонаторам является температурный режим резонансной частоты.

Пьезокварц, до недавнего времени, применялся исключительно только для военных нужд. В современное время различные пьезоэлементы используются как хорошие источники ультразвука , а также в различных промышленных, медицинских, исследовательских и даже иногда бытовых приборах, например пьезозажигалки, приборы для ультразвуковой борьбы с грызунами. Работа данного прибора на протяжении нескольких дней вызывает у них не комфортное состояние и желание быстро покинуть помещение.

Кварц – общее название одной из самых распространенных в Земной коре группы минералов (12%). Минералы, входящие в группу кварца различаются по своим физическим, механическим и другим свойствам, таким как твердость, цвет, форма, месторождение и т.д. У происхождения слова «кварц» немецкие корни, но несколько значений. Так, по одной из версий оно происходит от нем. «quarz» — твердый; согласно другой версии – от нем. «querklüfterz» или «quererz», что дословно переводится как «руда секущих жил».

Друза горного хрусталя, кальцита и пирита

Физические и химические свойства кварца

Кварц – минерал, обладающий кристаллическим строением. Кристаллическая решетка кварца представляет собой шестигранную псевдагексагональную призму, причем монокристаллы кварца имеют, как левую, так и правую форму. В зависимости от того, в горных породах какого происхождения (магматические, метаморфические, осадочные) присутствуют кристаллы кварца, в их составе могут присутствовать т.н. «зерна», «прожилки», «щётки» других минералов.

Если рассматривать кварц в «чистом» виде, т.е. без вкраплений других минералов или химических элементов, кварц – минерал без цвета или белого цвета. Если в составе кварца присутствуют вкраплений других минералов или химических элементов, то окраска кварца очень разнообразна – от желтого (цитрин) до черного (морион). Для кварца характерны неметаллический блеск, высокая твердость и отсутствие спайности.

С химической точки зрения кварц – оксид кремния (IV), химическая формула – SiO2. Относится к группе кислотных оксидов. Температура плавления — 1713—1728° С. Устойчив к воздействию агрессивных сред; способен растворяться в расплавах щелочей, а также фтороводороде (плавиковая кислота). Оксид кремния (IV) проявляет свойства ди- и пьезоэлектриков. Является одним из основных составляющих стекла. Для оксида кремния (IV) характерно явление полиморфизма, т.е. существование в виде нескольких форм в зависимости от температуры. Так, различают α- и β-кварц, существующие при низкой и высокой температурах, соответсвенно. Известны модификации кварца представляющие собой самостоятельные минералы: кристобалит, тридимит, коэстит, стишовит.

Разновидности кварца

Говоря о «чистом» кварце, мы говорим о такой его разновидности, как горный хрусталь. Такая разновидность кварца не обладает цветом, прозрачная. Среди разновидностей кварца наиболее известны и нашли широкое применение (в производстве ювелирных украшений): авантюрин, агат, аметист, мореон, розовый кварц, халцедон, цитрин, оникс, тигровый и кошачий глаз. Каждый из этих минералов, обладает характерным цветом и свойствами, так, аметист – минерал фиолетового цвета, что объясняется наличием в его составе красящего органического вещества не выявленного строения. Желтоватая окраска авантюрина обусловлена включениями слюды, гематита, а иногда и гидроксидами железа; наличие титана и железа обусловливают черную окраску мориона и т.д.

Добыча и производство кварца

Кварц образовывался в ходе различных геологических процессов, в основном из магмы. Кварц встречается в составе осадочных пород — известняки, доломиты и т.д. В прибрежных околоморских зонах кварц встречается в виде окатанной гальки. Кварц входит в состав песка. Месторождения кварцевого песка играют особую роль в промышленности.

Читать еще:  Как сплести корзины из сосновых иголок. Плетение из сосновых иголок

Несмотря на широкую распространенность кварца в естественных условиях – природе, разработаны и запатентованы способы искусственного способа производства кварца. Одним из таких способов является гидротермальный метод. По мнению экспертов минералогии, искусственный кварц получается более однородным, распределение примесей в нем более однородное, чем в кварце естественного происхождения. Из кварца искусственного происхождения получают пьезооптический кварц, также он нашел широкое применение в производстве ювелирных украшений, поскольку в данном случае возможно получение кварца любого цвета и требуемой его насыщенности (зеленая, голубая, синяя). Наиболее крупное производство искусственного кварца в Российской Федерации находится в Гусь-Хрустальном и Южноуральске.

Искусственный кварц в Южноуральске производят на заводе «Кристалл» с 1962 года. Производимый на этом заводе кварц, в дальнейшем использовался для нужд радиоэлектронной промышленности, а также экспоритировали в другие станы. Основные промышленные масштабы производства листового стекла, стеклянной тары, хрусталя и др. стекольной продукции, изготовленной из искусственного кварца, производят также в Южноуральске на предприятии ОАО «Кварц».

Самый крупный самородный кварц, найденный в нашей стране, хранится в музее Санкт-Петербургского горного института. Минерал более 1 метра в высоту и первоначально использовался в качестве городской тумбы.

Кварц в истории человечества

В человеческой истории кварц известен еще до нашей эры. Так изделие из горного хрусталя – ваза (XVI в. до н.э.) — было обнаружена при раскопках в Микенах, изделие из мориона – солнцезащитные очки – были найдены в гробнице фараона Египта – Тутанхамона, при раскопках в Месопотамии были обнаружены бусы из кварца, при раскопках городов майя был обнаружен череп, изготовленный из кварца.

В России одно из самых уникальных изделий, выполненных из кварца (горный хрусталь) – это самовар, изготовленный специально для Петра I, в США — хрустальная печать. Первое из изделий находится в фонде Оружейной палаты РФ, а второе – в Национальном музее естественной истории США. В Национальном хранилище Франции имеются уникальные кубки для питья и урна, изготовленные из горного хрусталя и датируемые эпохой правления императора Нерона.

Применение кварца

Кварцевый песок используют при производстве стекла и различных изделий из него. Применяется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах (кварцевый резонатор — компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). Широкое распространение кварц нашел в производстве ювелирных украшений. Его используют при производстве часов, а также линз.

Способы, подтверждающие естественное происхождение кварца

Чтобы отличить натуральный кварц (кварц естественного происхождения) от искусственного или стекла (поскольку наиболее редко встречающиеся разновидности кварца часто подделывают) необходимо провести по поверхности кварца колюще-режущим или тупым предметом, например ножом или камнем, при этом, если кварц естественного происхождения, то следов на его поверхности не останется. Другой способ – если лизнуть поверхность натурального самоцвета и искусственного кварца языком, то по ощущениям поверхность самоцвета всегда будет более холодной. Существуют и другие способы, однако их обычно используют ювелиры.

Другие интересные факты, касающиеся кварца

Существует мнение, что кварц обладает лечебными и магическими свойствами. Так, существует даже методика лечения человека с помощью самоцветов – литотерапия. Некоторые считают, что кварц предотвращает простудные заболевания, а также другие заболевания дыхательных путей. В народной медицине используют воду, которую настаивают на кварце, т.н. «кварцевую воду» для омоложения, в качестве примочек и компрессов при ожогах и кожных заболеваниях.

По поверьям кварц, вне зависимости от своей разновидности, притягивает любовь, удачу, успех и материальные блага, а также, помимо этого, каждый минерал группы кварца также обладает и целым спектром магических свойств, присущих только ему.

Астрологи считают, что некоторые знаки Зодиака могут использовать изделия из кварца в качестве амулетов и оберегов, а некоторые нет. Так, изделия из кварца подходят Скорпионам, Весам, Водолеям, Тельцам, Овнам, Львам и Стрельцам и не подходят Девам и Близнецам.

Анна Архипова

Фотографии Павла Распопова

Кварц — описание минерала

Название кварц получил от немецкого слова в связи с его изобилием в секущих рудных жилах. Предполагают, что название минерала произошло от саксонского слова «Querkluftertz», что означает «руда секущих жил», которое могло видоизмениться в «Querertz», а затем в «quartz».

  • Химический состав
  • Разновидности кварца
  • Кристаллографическая характеристика
  • Форма нахождения в природе
  • Физические свойства
  • Химические свойства
  • Диагностические признаки
  • Происхождение минерала
  • Месторождения кварца
  • Практическое применение
  • Купить кварц

Морион в полевом шпате (пегматит)

α -Кварц — эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем.

На долю кремния приходится 27,7% веса земной коры, после кислорода это наиболее распространенный элемент. Основная масса кремния находится в связанном состоянии в силикатах, преимущественно полевых шпатах —главнейших минералах земной коры, а также в пироксенах и амфиболах. Остальная часть кремния существует в виде SiO2. Содержание этой формы кремния в литосфере в целом оценивается в 12%. В основном окисел кремния представлен кварцем. Минерал кварц по распространённости в земной коре является вторым после полевых шпатов породообразующим минералом магматических, метаморфических и осадочных пород.

Читать еще:  Размер головы в см. Особенности выбора. Виды мужских шапок и их названия. Видео: «Вяжем шапку, снимаем мерки с головы»

Другие полиморфные разновидности SiO2 более редки, причем среди них несколько большим распространением пользуются тридимит и кристобалит, ассоциирующий с опалом.

Формально по химическому составу кварц — окисел и традиционно рассматривается среди минералов класса окислов. Однако, в настоящее время к классу окислов он относится условно, так как по структуре принадлежит к классу силикатов.

Формула кварца

Химический состав

Теоретическому составу кварца, очевидно, отвечают бесцветные прозрачные разновидности. Из числа изоморфных примесей следует назвать Al 3+ , Fe 3+ , Ti 4+ . Разности, окрашенные в молочно-белый или другой цвет, в виде механических примесей в разных количествах могут содержать газообразные, жидкие и твердые вещества: СО2, Н2О, углеводороды, NaCl, CaCO3, в ряде случаев включения мельчайших кристалликов рутила, актинолита и других минералов, видимых на глаз.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Более высокотемпературная модификация β- кварца кристаллизуется в гексагональной сингонии, гексагонально-трапецоэдрическом в. с. L66L2.

Кристаллическая структура

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов кварца. Кристаллы кварца удлинённые, призматического вида.

Встречается кварц в одиночных кристаллах, их сростках разного типа (друзах, щетках и др.), в зернистых массах, в виде зёрен неправильной формы, в виде сплошных масс и прожилков.

В пустотах широко распространены друзы кристаллов кварца, иногда в срастании с кристаллами других минералов. Сплошные же массы кварца представляют зернистые агрегаты. Строение плотных агрегатов легко устанавливается в тонких шлифах под микроскопом при скрещенных николях. Халцедон, обладающий скрытоволокнистым строением, часто наблюдается в виде корок, почковидных форм или сферолитов, но чаще в виде желваков, носящих название кремней. Агаты (кремнистые жеоды) имеют концентрически-зональное строение, обусловленное перемежаемостью различно окрашенных слоев халцедона, иногда кварца. Центральные части жеод нередко сложены кристаллически-зернистым кварцем, иногда в виде щеток кристаллов.

Прожилки золота в кварце. Магаданская обл., Утинское месторождение

Физические свойства кварца

Оптические

Цвет. Окраска кварца различная. Чаще всего он бесцветный, белый, серый, но встречаются и окрашенные разности.

Прозрачные или полупрозрачные красиво окрашенные разности кварца носят особые названия. Их названия и цвет приведены в разновидностях.
Кроме перечисленных прозрачных разностей минерала, наблюдаются явно аллохроматически окрашенные кристаллы кварца благодаря включениям посторонних минералов, также имеющие свои названия: празем — зеленоватый кварц с включениями иголочек зеленого актинолита: авантюрин — желтоватый или буровато-красный кварц с мерцающим отливом, обусловленным мельчайшими включениями слюды, железной слюдки Fe2O3 и др.

Широко распространенный в гидротермальных месторождениях кварц молочно-белого цвета. Почти всегда в жидких включениях наблюдается подвижной пузырек газа, по которому легко знается жидкость, а иногда даже кристаллики NaCl При нагревании при определенной температуре эти кристаллики растворяются, затем исчезают пузырьки газа и образуется однородная жидкая фаза. При охлаждении она вновь становится неоднородной. Таким путем можно примерно установить, при какой температуре мог произойти захват этих жидких фаз в процессе кристаллизации. В других случаях молочно-белый цвет кристаллов кварца обусловлен сильной Добавить в словарь, возникшей при динамических воздействиях (подобно тому, как совершенно прозрачный лед при ударе молотком в поврежденном месте становится молочно-белым.

  • Черты не дает.
  • Блеск стеклянный на гранях кристалла,
  • Отлив жирный на изломе.
  • Прозрачность. кварц просвечивает, реже прозрачен.
  • Кварц оптически одноосный, положительный. Ng = 1,553 и Nm = 1,544. Он обладает способностью вращать плоскость поляризации в ту или другую сторону в зависимости от того, имеем ли мы дело с правым или левым.

Механические

  • Твердость кварца эталонная — 7.
  • Плотность 2,65.

Кварц стойкий по отношению к выветриванию (химически не разлагается). С кислотами не реагирует, за исключением HF, с которой легко образует летучее соединение — SiF4. Поддается влиянию щелочей.

.render(< blockId: "R-A-248885-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-248885-7", async: true >); >); t = d.getElementsByTagName(«script»)[0]; s = d.createElement(«script»); s.type = «text/javascript»; s.src = «//an.yandex.ru/system/context.js»; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); >)(this, this.document, «yandexContextAsyncCallbacks»);

Прочие свойства

Поперечная штриховка на гранях призматических кристаллов.

Кварц способен пропускать ультрафиолетовые лучи. Обладает свойством пьезо-электризации: под влиянием механических напряжений в кварце возникают электрические заряды. Электрическими осями являются двойные, причем тот конец каждой двойной оси, который упирается в ребро, срезанное гранями трапецоэдра, электризуется отрицательно, а противоположный конец — положительно. Температура плавления 1713 °С. При застывании расплава легко образуется кварцевое стекло, обладающее рядом особых свойств (кислотоупорностью, низким коэффициентом расширения, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи и др.).

Диагностические признаки

Диагностика. Кварц легко узнается по призматическим кристаллам с поперечной штриховкой, раковистому излому, высокой твердости (7), стеклянному или жирному блеску. Можно спутать с опалом, халцедоном, полевым шпатом или нефелином. Первые два отличаются от кварца восковым блеском и плотным строением. Для полевых шпатов характерна спайность (в двух направлениях). Нефелин имеет более низкую твердость (5,5).

Практическое применение кварца

Горный хрусталь, обладающий пьезооптическими свойствами (пьезокварц), применяется в радиотехнике и оптике. Аметист, дымчатый кварц употребляются в ювелирном деле как драгоценные и поделочные камни. Чистые кварцевые пески используются в стекольной промышленности; песчаники и кварциты — как строительный камень.

Источники:

http://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-kvarc-svojstva-minerala-ximicheskie-xarakteristiki-raznovidnosti-i-ego-primenenie/
http://uraloved.ru/geologiya/minerali/kvarc
http://natural-museum.ru/mineral/%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector