
Cos’è il quarzo?
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Cos’è il quarzo?
Il quarzo è un composto chimico costituito da una parte di silicio e due parti di ossigeno. È biossido di silicio (SiO2). È il minerale più abbondante trovato sulla superficie terrestre e le sue proprietà uniche lo rendono una delle sostanze naturali più utili.
Quarzo cristallo di rocca: Quarzo trasparente “cristallo di rocca”. Questo campione mostra la frattura concoidale (frattura che produce superfici curve) che è caratteristica del minerale. L’esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è di Minas Gerais, in Brasile.
Dove si trova il quarzo?
Il quarzo è il minerale più abbondante e ampiamente distribuito trovato sulla superficie terrestre. È presente e abbondante in tutte le parti del mondo. Si forma a tutte le temperature. È abbondante nelle rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. È altamente resistente agli agenti atmosferici sia meccanici che chimici. Questa durabilità lo rende il minerale dominante delle cime delle montagne e il costituente primario della sabbia di spiaggia, fiume e deserto. Il quarzo è onnipresente, abbondante e resistente. I depositi minabili si trovano in tutto il mondo.
Quarzo ametista: Il quarzo cristallino viola è noto come “ametista”. Quando è trasparente e di alta qualità, viene spesso tagliato come una pietra preziosa. Questo esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è di Guanajuato, in Messico.
Proprietà fisiche del quarzo
Classificazione chimica | Silicato |
Colore | Il quarzo si trova praticamente in ogni colore. I colori comuni sono chiari, bianchi, grigi, viola, gialli, marroni, neri, rosa, verdi, rossi. |
Striscia | Incolore (più duro della piastra striata) |
Lustro | Vitreo |
Diafaneità | Da trasparente a traslucido |
Clivaggio | Nessuno – in genere si rompe con una frattura concoidale |
Durezza Mohs | 7 |
Peso specifico | Da 2,6 a 2,7 |
Proprietà diagnostiche | Frattura concoidale, lucentezza vetrosa, durezza |
Composizione chimica | SiO2 · |
Sistema Cristallino | Esagonale |
Usi | Produzione di vetro, abrasivo, sabbia da fonderia, proppant di fratturazione idraulica, pietre preziose |
Pietra focaia: Flint è una varietà di quarzo microcristallino o criptocristallino. Si presenta come noduli e masse concrezionarie e meno frequentemente come deposito stratificato. Si rompe costantemente con una frattura concoidale ed è stato uno dei primi materiali utilizzati per realizzare strumenti dalle prime persone. Lo usavano per fare utensili da taglio. Dopo migliaia di anni, le persone continuano a usarlo. Attualmente è utilizzato come avanguardia in alcuni dei migliori strumenti chirurgici. Questo esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è di Dover Cliffs, in Inghilterra.
Punte di freccia in selce di quarzo: Uno dei primi usi del quarzo, sotto forma di selce, fu la produzione di oggetti appuntiti come lame di coltello, raschietti e punti di proiettile come le punte di freccia mostrate sopra. Copyright immagine iStockphoto / Leslie Banks.
Quali sono gli usi del quarzo?
Il quarzo è uno dei materiali naturali più utili. La sua utilità può essere collegata alle sue proprietà fisiche e chimiche. Ha una durezza di sette sulla scala di Mohs che lo rende molto resistente. È chimicamente inerte a contatto con la maggior parte delle sostanze. Ha proprietà elettriche e resistenza al calore che lo rendono prezioso nei prodotti elettronici. La sua lucentezza, il colore e la diafanetà lo rendono utile come pietra preziosa e anche nella realizzazione del vetro.
Usi del quarzo nella produzione di vetro
I processi geologici hanno occasionalmente depositato sabbie composte da quasi il 100% di granelli di quarzo. Questi depositi sono stati identificati e prodotti come fonti di sabbia silicea ad alta purezza. Queste sabbie sono utilizzate nell’industria del vetro. La sabbia di quarzo viene utilizzata nella produzione di vetro per contenitori, vetro piano, vetro speciale e fibra di vetro.
Finestre in vetro al quarzo: La lavorazione del vetro è uno degli usi principali del quarzo. Copyright immagine iStockphoto / Chinaface.
Perle di diaspro: Il quarzo è spesso usato in gioielleria o come pietra preziosa. Queste perle di diaspro sono un esempio di quarzo usato come pietra preziosa.
Sabbia di vetro al quarzo: Arenaria di quarzo ad alta purezza adatta alla produzione di vetro di alta qualità. La “sabbia di vetro” è un’arenaria composta quasi interamente da granelli di quarzo. Nella foto qui è un esemplare di arenaria di Oriskany di Hancock, West Virginia. In alcune località, l’Oriskany è oltre il 99% di quarzo puro. Gran parte di esso è stato utilizzato per il vetro contenitore, ma alcuni di essi sono stati selezionati per l’uso nella realizzazione di lenti per i telescopi più grandi. L’esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri di diametro).
Quarzo avventurina blu: L’avventurina è una varietà colorata di quarzo che contiene abbondanti inclusioni lucide di minerali come la mica o l’ematite. Viene spesso tagliato e lucidato per l’uso come pietra ornamentale. I colori comuni per l’avventurina sono verde, arancione e blu. Questo esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è proveniente dall’India.
Usi del quarzo come abrasivo
L’elevata durezza del quarzo, sette sulla scala di Mohs, lo rende più duro della maggior parte delle altre sostanze naturali. Come tale è un eccellente materiale abrasivo. Le sabbie di quarzo e la sabbia silicea finemente macinata vengono utilizzate per sabbiatura, detergenti abrasivi, mezzi di macinazione e graniglia per la levigatura e il taglio.
Usi del quarzo come sabbia da fonderia
Il quarzo è molto resistente sia agli agenti chimici che al calore. Viene quindi spesso utilizzato come sabbia da fonderia. Con una temperatura di fusione superiore alla maggior parte dei metalli, può essere utilizzato per gli stampi e le anime dei comuni lavori di fonderia. I mattoni refrattari sono spesso fatti di sabbia di quarzo a causa della sua elevata resistenza al calore. La sabbia di quarzo è anche usata come flusso nella fusione dei metalli.
Legno silicificato: Il legno “pietrificato” silicificato si forma quando i detriti vegetali sepolti vengono infiltrati con acque minerali che precipitano il quarzo. Questo quarzo riempie le cavità all’interno del legno e spesso sostituisce i tessuti legnosi. Questo esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è proveniente dalla contea di Yuma, in Arizona.
Usi nell’industria petrolifera
La sabbia di quarzo ha un’alta resistenza allo schiacciamento. Nell’industria petrolifera, i fanghi di sabbia vengono spinti giù per pozzi di petrolio e gas sotto pressioni molto elevate in un processo noto come fratturazione idraulica. Questa alta pressione frattura le rocce del serbatoio e il liquame sabbioso si inietta nelle fratture. I resistenti granelli di sabbia tengono aperte le fratture dopo il rilascio della pressione. Queste fratture aperte facilitano il flusso di gas naturale nel pozzo.
Il modo migliore per conoscere i minerali è studiare con una raccolta di piccoli esemplari che puoi gestire, esaminare e osservare le loro proprietà. Collezioni di minerali economici sono disponibili nel Geology.com Store.
Chert: Chert è un quarzo microcristallino o criptocristallino. Si presenta come noduli e masse concrezionarie e meno frequentemente come deposito stratificato. Questo esemplare è di circa quattro pollici (dieci centimetri) di diametro ed è di Joplin, Missouri.
Molti altri usi della sabbia di quarzo
La sabbia di quarzo viene utilizzata come riempitivo nella produzione di gomma, vernice e stucco. I grani di quarzo schermati e lavati con cura vengono utilizzati come mezzi filtranti e granuli di copertura. Le sabbie di quarzo sono utilizzate per la trazione nelle industrie ferroviarie e minerarie. Queste sabbie sono anche utilizzate nella ricreazione su campi da golf, campi da pallavolo, campi da baseball, scatole di sabbia per bambini e spiagge.
Quarzo: Un cristallo di quarzo Herkimer “Diamond” in dolostone. Questo esemplare è di circa sei pollici (quindici centimetri) di diametro ed è di Middleville, New York.
Usi per cristalli di quarzo
Una delle proprietà più sorprendenti del quarzo è la capacità dei suoi cristalli di vibrare a frequenze precise. Queste frequenze sono così precise che i cristalli di quarzo possono essere utilizzati per realizzare strumenti e apparecchiature di cronometraggio estremamente accurati in grado di trasmettere segnali radio e televisivi con frequenze precise e stabili.
I piccoli dispositivi utilizzati per questi scopi sono noti come “oscillatori a cristallo”. I primi oscillatori a cristallo furono sviluppati nel 1920 e, solo vent’anni dopo, decine di milioni di essi furono necessari ogni anno per rifornire l’esercito durante la seconda guerra mondiale. Oggi, miliardi di cristalli di quarzo vengono utilizzati per realizzare oscillatori per orologi, orologi, radio, televisori, giochi elettronici, computer, telefoni cellulari, contatori elettronici e apparecchiature GPS.
Un’ampia varietà di usi è stata sviluppata anche per i cristalli di quarzo di grado ottico. Sono utilizzati per realizzare lenti specializzate, finestre e filtri utilizzati in laser, microscopi, telescopi, sensori elettronici e strumenti scientifici. Il materiale della sabbia della spiaggia è ora il materiale dei dispositivi elettronici più avanzati del mondo.
Un bisogno di cristalli di quarzo sintetico
Durante il 1900 la domanda di cristalli di quarzo di alta qualità accelerò così rapidamente che le operazioni minerarie in tutto il mondo non furono in grado di fornirli in quantità adeguate. Fortunatamente, questa necessità è stata realizzata durante la seconda guerra mondiale e l’industria militare e privata ha iniziato a lavorare su metodi per coltivare cristalli di quarzo sintetico per soddisfare i requisiti speciali dell’uso ottico ed elettronico.
Oggi, la maggior parte dei cristalli di quarzo utilizzati nei componenti elettronici e negli strumenti ottici sono coltivati in laboratorio invece che prodotti dalle miniere. La maggior parte dei laboratori coltiva i propri cristalli utilizzando metodi basati sul processo geologico di attività idrotermale. I cristalli sintetici vengono coltivati ad alte temperature da acque surriscaldate ricche di silice disciolta. Questi cristalli fabbricati possono essere coltivati in forme, dimensioni e colori che corrispondono alle esigenze dei processi di produzione. Il costo della coltivazione di cristalli di quarzo sintetico è competitivo con l’estrazione mineraria e l’unico limite alla produzione è la disponibilità di attrezzature per la crescita dei cristalli.
Ametrina: Una pietra bicolore che combina citrino dorato e ametista viola. Questa gemma misura circa 8×10 mm.
Il quarzo come pietra preziosa
Il quarzo è una gemma eccellente. È duro, resistente e di solito accetta uno smalto brillante. Varietà popolari di quarzo che sono ampiamente utilizzate come gemme includono: ametista, citrino, quarzo rosa, quarzo affumicato e avventurina. Agata e diaspro sono anche varietà di quarzo con una struttura microcristallina.
Quarzo rosa: Quarzo rosa traslucido al grezzo.
Perle di quarzo rosa: Quarzo rosa traslucido – perline tagliate e lucidate. Ogni perla ha un diametro di circa dieci millimetri.
Novaculite è una varietà densa e criptocristallina di quarzo con una consistenza a grana fine e molto uniforme. Come quarzo, ha una durezza di 7 (più duro dell’acciaio) ed è usato come “whetstone” per affilare i coltelli.
Usi speciali della pietra silicea
“Pietra di silice” è un termine industriale per materiali come quarzite, novaculite e altre rocce di quarzo microcristallino. Questi sono utilizzati per produrre utensili abrasivi, mezzi di sbavatura, pietre di macinazione, hones, oilstones, lime di pietra, rivestimenti per tubi e whetstones.
Tripoli
Tripoli è una silice cristallina di granulometria estremamente fine (meno di dieci micrometri). Il tripoli commerciale è un materiale di silice quasi puro che viene utilizzato per una varietà di scopi abrasivi delicati che includono: saponi, dentifrici, composti per la lucidatura dei metalli, composti per la lucidatura dei gioielli e composti lucidanti. Può essere usato come smalto quando si realizzano pietre cadute in un tumbler di roccia. Tripoli è anche usato nei prodotti di attrito dei freni, riempitivi in smalto, composti di calafataggio, plastica, vernice, gomma e refrattari.
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