This post is also available in: Engels Frans Duits Italiaans Pools Portugees, Portugal Spaans

Wat is kwarts?

Kwarts is een chemische verbinding die bestaat uit een deel silicium en twee delen zuurstof. Het is siliciumdioxide (SiO₂). Het is het meest voorkomende mineraal aan het aardoppervlak en zijn unieke eigenschappen maken het een van de meest bruikbare natuurlijke stoffen.

Bergkristalkwarts: Transparante “bergkristal” kwarts. Dit exemplaar toont de conchoïdale breuk (breuk die gebogen oppervlakken produceert) die kenmerkend is voor het mineraal. Specimen is ongeveer vier centimeter (tien centimeter) breed en komt uit Minas Gerais, Brazilië.

Waar wordt kwarts gevonden?

Kwarts is het meest voorkomende en wijd verspreide mineraal dat aan het aardoppervlak wordt aangetroffen. Het is aanwezig en overvloedig in alle delen van de wereld. Het vormt zich bij alle temperaturen. Het is overvloedig aanwezig in stollings-, metamorfe en sedimentaire gesteenten. Het is zeer goed bestand tegen zowel mechanische als chemische verwering. Deze duurzaamheid maakt het het dominante mineraal van bergtoppen en het primaire bestanddeel van strand-, rivier- en woestijnzand. Kwarts is alomtegenwoordig, overvloedig en duurzaam. Minable deposits zijn te vinden over de hele wereld.

Amethistkwarts: Paars kristallijn kwarts staat bekend als ‘amethist’. Wanneer het transparant en van hoge kwaliteit is, wordt het vaak als edelsteen gesneden. Dit exemplaar is ongeveer vier centimeter (tien centimeter) breed en komt uit Guanajuato, Mexico.

Fysische eigenschappen van kwarts

Chemische classificatie	Silicaat
Kleur	Kwarts komt in vrijwel elke kleur voor. Veel voorkomende kleuren zijn helder, wit, grijs, paars, geel, bruin, zwart, roze, groen, rood.
Streep	Kleurloos (harder dan de streepplaat)
Glans	Glasachtig
Doorschijnendheid	Transparant tot doorschijnend
Splijten	Geen – breekt meestal met een conchoïdale fractuur
Mohs Hardheid	7
Soortelijk gewicht	2,6 tot 2,7
Diagnostische eigenschappen	Conchoïdale breuk, glazige glans, hardheid
Chemische samenstelling	Sio2
Kristalsysteem	Zeshoekig
Toepassingen	Glas maken, schuurmiddel, gietzand, hydraulische breuk proppant, edelstenen

Vuursteen: Vuursteen is een variëteit van microkristallijn of cryptokristallijn kwarts. Het komt voor als knobbeltjes en concretionaire massa’s en minder vaak als een gelaagde afzetting. Het breekt consequent met een conchoïdale breuk en was een van de eerste materialen die door vroege mensen werden gebruikt om gereedschappen te maken. Ze gebruikten het om snijgereedschappen te maken. Na duizenden jaren blijven mensen het gebruiken. Het wordt momenteel gebruikt als de cutting edge in enkele van de beste chirurgische hulpmiddelen. Dit exemplaar is ongeveer vier inch (tien centimeter) breed en komt uit Dover Cliffs, Engeland.

Kwarts vuursteen pijlpunten: Een van de eerste toepassingen van kwarts, in de vorm van vuursteen, was de productie van scherpe voorwerpen zoals messen, schrapers en projectielpunten zoals de pijlpunten hierboven. Afbeelding copyright iStockphoto / Leslie Banks.

Wat zijn de toepassingen voor kwarts?

Kwarts is een van de meest bruikbare natuurlijke materialen. Het nut ervan kan worden gekoppeld aan de fysische en chemische eigenschappen. Het heeft een hardheid van zeven op de Schaal van Mohs, waardoor het zeer duurzaam is. Het is chemisch inert in contact met de meeste stoffen. Het heeft elektrische eigenschappen en hittebestendigheid die het waardevol maken in elektronische producten. De glans, kleur en doorschijnendheid maken het nuttig als edelsteen en ook bij het maken van glas.

Gebruik van kwarts bij het maken van glas

Geologische processen hebben af en toe zand afgezet dat bestaat uit bijna 100% kwartskorrels. Deze afzettingen zijn geïdentificeerd en geproduceerd als bronnen van zeer zuiver silicazand. Deze zanden worden gebruikt in de glasindustrie. Kwartszand wordt gebruikt bij de productie van containerglas, vlakglas, speciaal glas en glasvezel.

Glas in kwartsglas: Glasproductie is een van de belangrijkste toepassingen van kwarts. Afbeelding copyright iStockphoto / Chinaface.

Jasper kralen: Kwarts wordt vaak gebruikt in sieraden of als edelsteen. Deze jaspis kralen zijn een voorbeeld van kwarts gebruikt als edelsteen.

Kwartsglas zand: Zeer zuivere kwartszandsteen geschikt voor de vervaardiging van hoogwaardig glas. “Glaszand” is een zandsteen die bijna volledig bestaat uit kwartskorrels. Hier afgebeeld is een exemplaar van de Oriskany Sandstone uit Hancock, West Virginia. Op enkele locaties bestaat de Oriskany voor meer dan 99% uit zuiver kwarts. Veel ervan is gebruikt voor containerglas, maar een deel ervan is geselecteerd voor gebruik bij het maken van lenzen voor de grootste telescopen. Specimen is ongeveer vier inch (tien centimeter breed).

Blauwe aventurijnkwarts: Aventurijn is een kleurrijke variëteit van kwarts die overvloedige glanzende insluitsels van mineralen zoals mica of hematiet bevat. Het wordt vaak geslepen en gepolijst voor gebruik als siersteen. Veel voorkomende kleuren voor aventurijn zijn groen, oranje en blauw. Dit exemplaar is ongeveer vier inch (tien centimeter) breed en komt uit India.

Gebruik van kwarts als schuurmiddel

De hoge hardheid van kwarts, zeven op de schaal van Mohs, maakt het moeilijker dan de meeste andere natuurlijke stoffen. Als zodanig is het een uitstekend schurend materiaal. Kwartszand en fijngemalen silicazand worden gebruikt voor zandstralen, schuurreinigers, slijpmedia en gruis voor schuren en zagen.

Gebruik van kwarts als gieterijzand

Kwarts is zeer goed bestand tegen zowel chemicaliën als hitte. Het wordt daarom vaak gebruikt als gieterijzand. Met een smelttemperatuur die hoger is dan de meeste metalen, kan het worden gebruikt voor de mallen en kernen van gemeenschappelijk gieterijwerk. Vuurvaste stenen zijn vaak gemaakt van kwartszand vanwege de hoge hittebestendigheid. Kwartszand wordt ook gebruikt als flux bij het smelten van metalen.

Gesilicificeerd hout: Gesilicificeerd “versteend” hout wordt gevormd wanneer begraven plantenresten worden geïnfiltreerd met mineraalhoudend water dat kwarts neerslaat. Dit kwarts vult de holtes in het hout en vervangt vaak de houtachtige weefsels. Dit exemplaar is ongeveer vier centimeter (tien centimeter) breed en komt uit Yuma County, Arizona.

Toepassingen in de aardolie-industrie

Kwartszand heeft een hoge weerstand tegen verplettering. In de aardolie-industrie worden zandslib onder zeer hoge druk door olie- en gasbronnen gedwongen in een proces dat bekend staat als hydraulische breuk. Deze hoge druk breekt de reservoirgesteenten en de zanderige slurry injecteert in de breuken. De duurzame zandkorrels houden de breuken open nadat de druk is losgelaten. Deze open breuken vergemakkelijken de stroom van aardgas in de putboring.

De beste manier om meer te weten te komen over mineralen is om te studeren met een verzameling kleine exemplaren die je kunt hanteren, onderzoeken en observeren. Goedkope mineralencollecties zijn verkrijgbaar in de Geology.com Store.

Chert: Chert is een microkristallijn of cryptokristallijn kwarts. Het komt voor als knobbeltjes en concretionaire massa’s en minder vaak als een gelaagde afzetting. Dit exemplaar is ongeveer vier centimeter (tien centimeter) breed en komt uit Joplin, Missouri.

Veel andere kwartszandtoepassingen

Kwartszand wordt gebruikt als vulmiddel bij de vervaardiging van rubber, verf en stopverf. Gezeefde en gewassen, zorgvuldig gedimensioneerde kwartskorrels worden gebruikt als filtermedia en dakbedekkingskorrels. Kwartszanden worden gebruikt voor tractie in de spoorweg- en mijnbouwindustrie. Dit zand wordt ook gebruikt bij recreatie op golfbanen, volleybalvelden, honkbalvelden, zandbakken voor kinderen en stranden.

Kwartskristal: Een Herkimer “Diamond” kwartskristal in dolosteen. Dit exemplaar is ongeveer zes centimeter (vijftien centimeter) breed en komt uit Middleville, New York.

Toepassingen voor kwartskristallen

Een van de meest verbazingwekkende eigenschappen van kwarts is het vermogen van zijn kristallen om te trillen op een precieze frequentie. Deze frequenties zijn zo nauwkeurig dat kwartskristallen kunnen worden gebruikt om uiterst nauwkeurige tijdwaarnemingsinstrumenten en apparatuur te maken die radio- en televisiesignalen met nauwkeurige en stabiele frequenties kunnen verzenden.

De kleine apparaten die voor deze doeleinden worden gebruikt, staan bekend als ‘kristaloscillatoren’. De eerste kristaloscillatoren werden ontwikkeld in de jaren 1920 en slechts twintig jaar later waren er elk jaar tientallen miljoenen nodig om het leger te bevoorraden tijdens de Tweede Wereldoorlog. Tegenwoordig worden miljarden kwartskristallen gebruikt om oscillatoren te maken voor horloges, klokken, radio’s, televisies, elektronische spellen, computers, mobiele telefoons, elektronische meters en GPS-apparatuur.

Een breed scala aan toepassingen zijn ook ontwikkeld voor kwartskristallen van optische kwaliteit. Ze worden gebruikt om gespecialiseerde lenzen, ramen en filters te maken die worden gebruikt in lasers, microscopen, telescopen, elektronische sensoren en wetenschappelijke instrumenten. Het materiaal van strandzand is nu het materiaal van ’s werelds meest geavanceerde elektronische apparaten.

Een behoefte aan synthetische kwartskristallen

Tijdens de jaren 1900 versnelde de vraag naar hoogwaardige kwartskristallen zo snel dat mijnbouwactiviteiten over de hele wereld niet in staat waren om ze in voldoende hoeveelheden te leveren. Gelukkig werd deze behoefte gerealiseerd tijdens de Tweede Wereldoorlog en begonnen militaire en particuliere industrie te werken aan methoden om synthetische kwartskristallen te laten groeien om te voldoen aan de speciale vereisten van optisch en elektronisch gebruik.

Tegenwoordig worden de meeste kwartskristallen die worden gebruikt in elektronische componenten en optische instrumenten gekweekt in laboratoria in plaats van geproduceerd uit mijnen. De meeste laboratoria kweken hun kristallen met behulp van methoden die gebaseerd zijn op het geologische proces van hydrothermale activiteit. De synthetische kristallen worden bij hoge temperaturen gekweekt uit oververhit water dat rijk is aan opgelost silica. Deze gefabriceerde kristallen kunnen worden gekweekt in vormen, maten en kleuren die passen bij de behoeften van productieprocessen. De kosten van het kweken van synthetische kwartskristallen zijn concurrerend met mijnbouw, en de enige beperking op de productie is de beschikbaarheid van kristalgroeiapparatuur.

Ametrine: Een tweekleurige steen die gouden citrien en paarse amethist combineert. Deze edelsteen meet ongeveer 8×10 mm.

Kwarts als edelsteen

Kwarts is een uitstekende edelsteen. Het is hard, duurzaam en accepteert meestal een briljante glans. Populaire variëteiten van kwarts die veel worden gebruikt als edelstenen zijn: amethist, citrien, rozenkwarts, rookkwarts en aventurijn. Agaat en jaspis zijn ook variëteiten van kwarts met een microkristallijne structuur.

Rozenkwarts: Doorschijnende rozenkwarts in de ruwe.

Rozenkwarts kralen: Doorschijnende rozenkwarts – gesneden en gepolijste kralen. Elke kraal heeft een diameter van ongeveer tien millimeter.

Novaculiet is een dichte, cryptokristallijne variëteit van kwarts met een fijnkorrelige en zeer uniforme textuur. Als kwarts heeft het een hardheid van 7 (harder dan staal) en wordt het gebruikt als “wetsteen” voor het slijpen van messen.

Speciale silica steen toepassingen

“Silicasteen” is een industriële term voor materialen zoals kwartsiet, novaculiet en andere microkristallijne kwartsgesteenten. Deze worden gebruikt voor het produceren van schuurgereedschappen, ontbraammedia, slijpstenen, honen, oliestenen, steenvijlen, buismolenvoeringen en wetstenen.

Tripoli

Tripoli is kristallijn silica met een extreem fijne korrelgrootte (minder dan tien micrometer). Commerciële tripoli is een bijna zuiver silicamateriaal dat wordt gebruikt voor een verscheidenheid aan milde schurende doeleinden, waaronder: zeep, tandpasta’s, metaalpolijstende verbindingen, sieraden-polijstende verbindingen en buffing compounds. Het kan worden gebruikt als een polish bij het maken van getrommelde stenen in een rock tumbler. Tripoli wordt ook gebruikt in remwrijvingsproducten, vulstoffen in email, kitverbindingen, plastic, verf, rubber en vuurvaste materialen.

Bron