Quarz ist das zweite reichlichste Mineral in der Kontinentalkruste der Erde nach dem Feldspaten. Es wird aus einem dauernden Fachwerk von Silikonsauerstoff von SiO tetrahedra mit jedem Sauerstoff zusammengesetzt, der zwischen zwei tetrahedra wird teilt, einer gesamten Formel SiO gebend. Es gibt viele verschiedene Varianten von Quarz, von denen mehrere Halbedeledelsteine sind. Weltweit sind Varianten von Quarz, seit der Altertümlichkeit, den meistens verwendeten Mineralen im Bilden von Schmucksachen und den hardstone Holzschnitzereien gewesen.

Kristallgewohnheit und Struktur

Quarz gehört dem trigonal Kristallsystem. Die ideale Kristallgestalt ist ein sechsseitiges Prisma, das mit sechsseitigen Pyramiden an jedem Ende endet. In der Natur sind Quarzkristalle häufig twinned, verdreht, oder so zwischenangebaut mit angrenzenden Kristallen von Quarz oder anderen Mineralen betreffs nur des Show-Teils dieser Gestalt, oder an offensichtlichen Kristallgesichtern zusammen Mangel zu haben und massiv zu scheinen. Gut gebildete Kristalle formen sich normalerweise in einem 'Bett', das zwangloses Wachstum in eine Leere hat, aber weil die Kristalle am anderen Ende zu einer Matrix beigefügt werden müssen, ist nur eine Beendigungspyramide da. Es gibt Ausnahmen, weil doppelt begrenzte Kristalle wirklich vorkommen. Ein Ereignis in Herkimer County, New York wird für diese Diamanten von Herkimer mit Beendigungen an beiden Enden bemerkt. Eine Quarzdruse ist solch eine Situation, wo die Leere in der Gestalt ungefähr kugelförmig ist, die mit einem Bett von Kristallen liniert ist, die nach innen hinweisen.

α-quartz und β-quartz

α-quartz kristallisiert im trigonal Kristallsystem, Raumgruppe P321 oder P321. β-quartz gehört dem sechseckigen System, Raumgruppe P621 oder P621. Diese Raumgruppen sind aufrichtig chiral (sie jeder gehört den 11 enantiomorphous Paaren). Sowohl α-quartz als auch β-quartz sind Beispiele von chiral Kristallstrukturen, die aus achiral Bausteinen (SiO tetrahedra im vorliegenden Fall) zusammengesetzt sind. Die Transformation zwischen α- und β-quartz ist nur mit einer verhältnismäßig geringen Folge des tetrahedra in Bezug auf einander ohne Änderung in der Weise verbunden, wie sie verbunden werden, wird dieser Prozess die Quarzinversion genannt.

Ereignis

Quarz ist ein wesentlicher Bestandteil des Granits und der anderen felsic Eruptivfelsen. Es ist in Sedimentgesteinen wie Sandstein und Schieferton sehr üblich und ist auch in variablen Beträgen als ein zusätzliches Mineral in den meisten Karbonat-Felsen da. Es ist auch ein allgemeiner Bestandteil von Schiefer, Gneis, Quarzfelsen und anderen metamorphen Felsen. Wegen seines Widerstands gegen die Verwitterung davon ist in Strom-Bodensätzen und in restlichen Böden sehr üblich. Quarz besetzt deshalb das niedrigste Potenzial, um in der Auflösungsreihe von Goldich zu verwittern.

Quarz kommt in Hydrothermaladern als gangue zusammen mit Erzmineralen vor. Große Kristalle von Quarz werden in pegmatites gefunden. Gut gebildete Kristalle können mehrere Meter in der Länge erreichen und so viel wiegen wie.

Natürlich vorkommende Quarzkristalle der äußerst hohen Reinheit, die für die Schmelztiegel und andere Ausrüstung notwendig ist, die verwendet ist, um Silikonoblaten in der Halbleiter-Industrie anzubauen, sind teuer und selten. Eine abbauende Hauptposition für hohen Reinheitsquarz ist das Adrette Kiefer-Edelstein-Bergwerk in der Adretten Kiefer, North Carolina, den Vereinigten Staaten.

Zusammenhängende Kieselerde-Minerale

Tridymite und cristobalite sind hohe Temperatur polymorphs von SiO, die in der hohen Kieselerde vulkanische Felsen vorkommen. Coesite ist ein dichterer polymorph von Quarz, der in einigen Meteorstein-Einfluss-Seiten und in metamorphen Felsen gefunden ist, die am Druck gebildet sind, der größer ist als diejenigen, die für die Kruste der Erde typisch sind. Stishovite und Seifertite sind noch dichter und höherer Druck polymorphs in einigen Meteorstein-Einfluss-Seiten gefundenen Quarzes. Lechatelierite ist ein amorphes Kieselglas SiO, der durch Blitzschläge in Quarzsand gebildet wird.

Synthetischer Quarz

Der grösste Teil von in der Mikroelektronik verwendeten Quarz wird synthetisch erzeugt. Große, fehlerfreie und untwinned Kristalle werden in einem Autoklav über den Hydrothermalprozess erzeugt. Der Prozess ist mit zerquetschtem natürlichem Quarz des Behandelns mit der heißen wässrigen Lösung einer Basis wie Natriumshydroxyd verbunden. Die Hydroxyd-Aufschläge als ein "mineralizer", d. h. hilft es, den "Nähr"-Quarz aufzulösen. Hohe Temperaturen, sind häufig ungefähr 675 °C erforderlich. Der aufgelöste Quarz kristallisiert dann an einem Impfkristall bei ein bisschen niedrigeren Temperaturen wieder. Etwa 200 Tonnen Quarz wurden in den Vereinigten Staaten 2005 erzeugt; große Synthese-Möglichkeiten bestehen weltweit. Synthetischer Quarz wird häufig auf der Grundlage von seinem Q Faktor, einem Maß seiner piezoelektrischen Antwort und einem Hinweis der Reinheit des Kristalls bewertet.

Hoch-Temperaturglas hat vom Silikondioxyd ohne gedichtet (oder nur kleine Beträge) andere Bestandteile werden "Quarzglas" oder verschmolzenen Quarz genannt, obwohl es in der Struktur amorph, aber nicht kristallen ist.

Gebrauch

Quarz ist die Quelle von vielen Silikonzusammensetzungen wie Silikon (z.B hohe Leistungspolymer), Silikon (z.B Mikroelektronik), und vielen anderen Zusammensetzungen der kommerziellen Wichtigkeit. Der Quarz in der Form von Sand wird durch die carbothermic Reaktion als ein erster Schritt in diesen energieintensiven Prozessen reduziert.

Infolge seiner hohen thermischen und chemischen Stabilität und Überflusses wird Quarz in vielen groß angelegten Anwendungen weit verwendet, die mit Poliermitteln, Gießerei-Materialien, Keramik verbunden sind, und zementiert.

Piezoelectricity

Quarzkristalle haben piezoelektrische Eigenschaften: Sie entwickeln ein elektrisches Potenzial laut der Anwendung der mechanischen Betonung. Ein früher Gebrauch dieses Eigentums von Quarzkristallen war in Plattenspieler-Erholungen. Ein allgemeiner piezoelektrischer Gebrauch von Quarz ist heute als ein Kristalloszillator. Die Quarzuhr ist ein vertrautes Gerät mit dem Mineral. Die Resonanzfrequenz eines Quarzkristalloszillators wird durch das mechanische Laden davon geändert, und dieser Grundsatz wird für sehr genaue Maße von sehr kleinen Massenänderungen im Quarzkristallmikrogleichgewicht und in Dünnfilm-Dicke-Monitoren verwendet. Die piezoelektrischen Eigenschaften von Quarz wurden von Jacques und Pierre Curie 1880 entdeckt. Der Quarzoszillator oder Resonator wurden zuerst von Walter Guyton Cady 1921 entwickelt. George Washington hat Pierce entworfen und hat Quarzkristalloszillatoren 1923 patentiert. Warren Marrison hat die erste Quarzoszillator-Uhr geschaffen, die auf der Arbeit von Cady und Pierce 1927 gestützt ist.

Edelstein und Steinvarianten

Die wichtigste Unterscheidung zwischen Typen von Quarz ist die von makrokristallenen (individuelle Kristalle, die zum Auge ohne Unterstützung sichtbar sind) und die mikrokristallenen oder cryptocrystalline Varianten (Anhäufungen von Kristallen, sichtbar nur unter der hohen Vergrößerung).

Rau kristallene Varianten

Reiner Quarz, traditionell genannter Bergkristall (hat manchmal klaren Quarz genannt), ist farblos und durchsichtig oder lichtdurchlässig. Allgemeine farbige Varianten schließen Citrin ein, hat sich Quarz, Amethyst, qualmiger Quarz und milchiger Quarz erhoben.

Citrin

Citrin ist eine Vielfalt von Quarz, dessen sich Farbe von einem blaßgelben bis braun erstreckt. Natürliche Citrine sind selten; die meisten kommerziellen Citrine sind hitzebehandelter Amethyst. Citrin enthält Spuren von Fe und wird natürlich selten gefunden. Der Name wird aus lateinischem citrina abgeleitet, was "gelb" bedeutet.

Quarz erhoben

Hat sich erhoben Quarz ist ein Typ von Quarz, der ein Blaßrosa zum Rosenrot-Farbton ausstellt. Die Farbe wird gewöhnlich als erwartet betrachtet, Beträge des Titans, Eisens oder Mangans im massiven Material zu verfolgen. Einige Typen von Quarz enthalten mikroskopische rutile Nadeln, der einen asterism im übersandten Licht erzeugt. Neue Röntgenstrahl-Beugungsstudien weisen darauf hin, dass die Farbe wegen dünner mikroskopischer Fasern vielleicht dumortierite innerhalb des massiven Quarzes ist.

In der Kristallform (selten gefunden) wird es rosa Quarz genannt, und, wie man denkt, wird seine Farbe durch Spur-Beträge von Phosphat oder Aluminium verursacht. Die Farbe in Kristallen ist anscheinend lichtempfindlich und dem Verblassen unterworfen. Die ersten Kristalle wurden in einem pegmatite gefunden, der in der Nähe von Rumford, Maine, die Vereinigten Staaten gefunden ist, aber die meisten Kristalle auf dem Markt kommen aus Minas Gerais, Brasilien.

Amethyst

Amethyst ist eine Form von Quarz, der sich von einem hellen bis dunkle oder dumme purpurrote Farbe erstreckt.

Qualmiger Quarz

Qualmiger Quarz ist eine graue, lichtdurchlässige Version von Quarz. Es erstreckt sich in der Klarheit von fast der ganzen Durchsichtigkeit bis einen bräunlich-grauen Kristall, der fast undurchsichtig ist.

Milchiger Quarz

Milchiger Quarz kann die allgemeinste Vielfalt von kristallenem Quarz sein und kann fast überall gefunden werden. Die weiße Farbe kann durch Minutenflüssigkeitseinschließungen von Benzin, Flüssigkeit, oder beiden verursacht, während der Kristallbildung gefangen werden. Die Bewölkung, die durch die Einschließungen effektiv verursacht ist, verriegelt seinen Gebrauch im am meisten optischen und den Qualitätsedelstein-Anwendungen.

Mikrokristallene Varianten

Die cryptocrystalline Varianten sind entweder lichtdurchlässig oder größtenteils undurchsichtig, während die durchsichtigen Varianten dazu neigen, makrokristallen zu sein. Chalzedon ist eine Cryptocrystalline-Form der Kieselerde, die aus dem feinen Zwischenwachstum sowohl von Quarz als auch von seinem monoklinen polymorph moganite besteht. Andere undurchsichtige Edelstein-Varianten von Quarz oder gemischte Felsen einschließlich Quarzes, häufig einschließlich sich abhebender Bänder oder Muster der Farbe, sind Achat, Onyx, Karneol und Jaspis.

Varianten (gemäß der Mikrostruktur)

Obwohl viele der Varietal-Namen historisch aus der Farbe des Minerals entstanden sind, beziehen sich aktuelle wissenschaftliche Namengeben-Schemas in erster Linie auf die Mikrostruktur des Minerals. Farbe ist ein sekundärer Bezeichner für die cryptocrystalline Minerale, obwohl es ein primärer Bezeichner für die makrokristallenen Varianten ist. Das hält nicht immer für wahr.

Synthetische und künstliche Behandlungen

Nicht alle Varianten von Quarz kommen natürlich vor. Prasiolite, eine Olive gefärbt Material, wird durch die Wärmebehandlung erzeugt; natürlicher prasiolite ist auch in Tiefer Silesia in Polen beobachtet worden. Obwohl Citrin natürlich vorkommt, ist die Mehrheit das Ergebnis des hitzebehandelten Amethystes. Karneol wird weit hitzebehandelt, um seine Farbe zu vertiefen.

Geschichte des Namengebens und Gebrauchs

Das Wort "Quarz" wird aus dem deutschen Wort "quarz" und seinem Mittelhochdeutschen Vorfahren "twarc" abgeleitet, der wahrscheinlich im slawischen (vgl tschechischer tvrdý ("hart"), polnischer twardy ("hart")) entstanden ist., der des slawischen Ursprungs ist (tschechische Bergarbeiter haben ihn křemen genannt). Andere Quellen schreiben den Ursprung des Wortes dem sächsischen Wort Querkluftertz zu, Quer-Ader-Erz vorhabend.

Quarz ist das allgemeinste Material, das als die mystische Substanz maban in der australischen Eingeborenen Mythologie identifiziert ist. Es wird regelmäßig in Durchgang-Grabstätte-Friedhöfen in Europa in einem Begräbnis-Zusammenhang, wie Newgrange oder Carrowmore in der Republik Irland gefunden. Das irische Wort für Quarz ist grian cloch, was 'Stein der Sonne' bedeutet. Quarz wurde auch im Vorgeschichtlichen Irland, sowie vielen anderen Ländern für Steinwerkzeuge verwendet; sowohl Ader-Quarz als auch Bergkristall waren knapped als ein Teil der lithic Technologie der vorgeschichtlichen Völker.

Römischer Naturforscher Pliny der Ältere geglaubte Quarz, um Wassereis, dauerhaft eingefroren nach der großen Zeitdauer zu sein. (Das Wort "Kristall" kommt aus dem griechischen Wort , "Eis".) Hat er diese Idee unterstützt, indem er gesagt hat, dass Quarz nahe Gletscher in den Alpen, aber nicht auf vulkanischen Bergen gefunden wird, und dass große Quarzkristalle in Bereiche geformt wurden, um die Hände abzukühlen. Er hat auch von der Fähigkeit von Quarz gewusst, Licht in ein Spektrum zu spalten. Diese Idee hat bis mindestens das 17. Jahrhundert angedauert.

Im 17. Jahrhundert hat die Studie von Nicolas Steno von Quarz für die moderne Kristallographie den Weg geebnet. Er hat das entdeckt, egal wie verdreht ein Quarzkristall, die langen Prisma-Gesichter immer vollkommene 60 ° haben angeln lassen.

Charles B. Sawyer hat das kommerzielle Quarzkristallfertigungsverfahren in Cleveland, Ohio, den Vereinigten Staaten erfunden. Das hat den Übergang vom abgebauten und Kürzungsquarz für elektrische Geräte zu verfertigtem Quarz begonnen.

Siehe auch

• Verschmolzener Quarz
• Liste von Mineralen
• Erschütterter Quarz
• Quarzriff, das abbaut
• Zündstein

Referenzen

Links

• Quarzvarianten, Eigenschaften, Kristallmorphologie. Fotos und Illustrationen
• Arkansas Quarz, Rockhounding Arkansas
• Gilbert Hart Nomenclature von Kieselerde, amerikanischer Mineraloge, Band 12, Seiten 383-395, 1927
• Queensland Universität des Technologieursprungs des Wortquarzes.
• PDF von kultiviertem Quarz von Charles Sawyer bearbeiten Beschreibung
• Fachsprache hat gepflegt, die Eigenschaften von Quarzkristallen, wenn verwendet, als Oszillatoren zu beschreiben
• Eine Anschlußstudie von Bergarbeitern hat zu ungewöhnlichen Konzentrationen von Quarz durch BG Miller und andere ausgestellt. Institut für den Beruflichen Medizin-Forschungsbericht TM/95/03
• Weitere Studien auf der Wichtigkeit von Quarz in der Entwicklung der Pneumokoniose von coalworker durch JMG Davis und andere. Institut für den Beruflichen Medizin-Forschungsbericht TM/91/05