Определение кварца, его свойства и сфера использования

Кварц (нем. Quarz), что значит «твёрдый» — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре 12 %. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В общей сложности массовая доля кварца в земной коре более 60 %. В крови и плазме человека концентрация кремнезёма составляет 0,001 % по массе.

Свойства

В чистом виде кварц бесцветен или имеет  белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси  и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов  железа, придают ему самую разнообразную  окраску. Есть много разновидностей, среди которых — почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу.

Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щёлочей.

Температура плавления 1713—1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления  затруднено, существуют различные данные).

Диэлектрик и пьезоэлектрик.

Относится к  группе стеклообразующих оксидов, то есть склонен к образованию переохлаждённого расплава — стекла. Обладает развитым полиморфизмом. Стабильная при нормальных условиях полиморфная модификация — α-кварц (низкотемпературный). Соответственно β-кварцем называют высокотемпературную модификацию.

β-кварц (высокотемпературный) имеет несколько разновидностей: кристобалит, тридимит, коэсит, стишовит (образуется при очень высоком давлении и умеренной температуре, впервые обнаружен на месте эпицентра ядерного взрыва), аморфный кварц — природное кварцевое стекло, больше известное как обсидиан.

Условия образования

Кварц образуется при различных геологических  процессах. Непосредственно кристаллизуется  из магмы кислого состава. Содержит как интрузивные (гранит, диорит), так  и эффузивные (риолит, дацит) породы кислого и среднего состава, может встречаться в магматических породах основного состава (кварцевое габбро). По данным измерений методами геобаротермометрии, в гранитах кварц выделяется при Т ≈ 700 °C . В вулканических породах кислого состава нередко образует порфировые вкрапленники. Температура его выделения может превышать 1000 °C.

Искусственное получение

Разработан  метод синтеза искусственного кварца гидротермальным способом. Преимуществом  синтетического кварца для промышленности является однородность распределения  примесей, более высокая химическая чистота. Большое значение имеет  то, что результатом выращивания  являются монокристаллы, которые по своим свойствам более пригодны для использования в качестве пьезооптического кварца, чем широко распространённые в природе сдвойникованные кристаллы. Для ювелирной промышленности метод синтеза также является немаловажным, так как позволяет получать кварц любых цветов и нужной насыщенности, при необходимости даже с переходами одной окраски в другую. Искусственным кристаллам придают зелёную (очень редка в природе) и голубую (природных аналогов нет) окраски, выращивают даже не существующий в природе синий кварц.

Практическое  значение

Кварц используется в оптических приборах, в генераторах  ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах («кварцем» в техническом сленге иногда называют кварцевый резонатор — компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и чистый кварцевый песок). Также применяется в производстве кремнезёмистых огнеупоров и кварцевого стекла. Многие разновидности используются в ювелирном деле.