Cuarzo

Cuarzo es típicamente no tóxico a menos que esté en forma de polvo. La exposición prolongada a polvo fino puede llevar a la silicosis. Por lo tanto, al cortar o pulir cuarzo, asegúrate de usar una máscara de polvo para evitar inhalar su polvo.

Existen muchas variedades del cuarzo, varias de las cuales se utilizan como gemas, generalmente de valor relativamente bajo. Las variedades macrocristalinas se clasifican por el color, y las más abundantes y utilizadas tienen nombres propios​: Cristal de roca: incoloro y transparente. Cuarzo lechoso: traslúcido o casi opaco por la presencia de microinclusiones de gas o líquidos. Cuarzo ahumado: transparente y de distintos tonos de gris. El color se debe a la presencia de trazas de aluminio junto con la acción de la radiactividad. Cuarzo morión: como el ahumado, pero negro y casi opaco. Cuarzo citrino: de color amarillo hasta anaranjado claro, debido también a la presencia de trazas de aluminio. Amatista: de color violeta más o menos intenso, debido a la presencia de iones férricos. Cuarzo rosa: de ese color, por microinclusiones de dumortierita o por la presencia de trazas de fósforo y aluminio. Jacinto de Compostela: de color rojo por la presencia de inclusiones de arcilla, típico de terrenos en facies Keuper. Cuarzo hematoide: de color rojo por la presencia de inclusiones de hematites. También existen variedades de otros colores, marrón, negro, azul, verde, etc, por la presencia de inclusiones de otros minerales. El cuarzo criptocristalino y microcristalino también recibe diversos nombres, dependiendo del color. Calcedonia: variedad microfibrosa, traslúcida. Cornalina: calcedonia de color anaranjado intenso o rojo. Ágata: calcedonia con bandas de distintos colores. Ónice u ónix: calcedonia con capas paralelas de color blanco o negro. Existen también materiales silíceos en los que suele predominar el cuarzo, pero que por su heterogeneidad se podrían considerar como rocas​: Jaspe Sílex

El cuarzo es óxido de silicio, llamado comúnmente sílice. Su fórmula química es SiO2. Pertenece a la clase 4 (óxidos) en la clasificación de Strunz.​ Puede contener como impurezas diversos elementos, especialmente aluminio, litio, sodio, potasio, hierro o titanio.​ Su fractura es concoidea, y no tiene exfoliación.​ Tiene una dureza de grado 7 en la escala de Mohs, de manera que puede rayar el vidrio y los aceros comunes.​​ Existen dos formas de cuarzo según su estructura: cuarzo-α y cuarzo-β.​ El cuarzo-α o bajo cuarzo tiene estructura trigonal y puede existir hasta temperaturas de 573 °C.​ Por encima de ella se transforma en cuarzo-β o alto cuarzo que es de estructura hexagonal.​​ A temperaturas sobre 867 °C el cuarzo-β se transforma lentamente en tridimita, otro mineral de sílice.​ El cuarzo tiene propiedades piezoeléctricas cuando se le aplica presión o tensión.​ Además tiene propiedades piroeléctricas.​

Quartz es un componente definitorio del granito y otras rocas ígneas félsicas. Es muy común en rocas sedimentarias como arenisca y pizarra. Es un componente común de esquistos, gneis, cuarcitas y otras rocas metamórficas. El cuarzo tiene el menor potencial de intemperismo en la serie de disolución de Goldich y, en consecuencia, es muy común como mineral residual en los sedimentos de corrientes y suelos residuales. Generalmente, una alta presencia de cuarzo sugiere una roca "madura", ya que indica que la roca ha sido muy reelaborada y el cuarzo fue el mineral principal que soportó la intemperie. Mientras que la mayoría del cuarzo cristaliza a partir del magma fundido, el cuarzo también se precipita químicamente de las venas hidrotermales calientes como ganga, a veces con minerales como oro, plata y cobre. En las pegmatitas magmáticas se encuentran grandes cristales de cuarzo. Los cristales bien formados pueden alcanzar varios metros de longitud y pesar cientos de kilogramos. Los cristales de cuarzo naturales de pureza extremadamente alta, necesarios para los crisoles y otros equipos utilizados para cultivar obleas de silicio en la industria de los semiconductores, son caros y raros. Una importante ubicación minera de cuarzo de alta pureza es la mina Spruce Pine Gem en Spruce Pine, Carolina del Norte, Estados Unidos. El cuarzo también se puede encontrar en el Pico Caldoveiro, en Asturias, España. El cristal único de cuarzo más grande documentado se encontró cerca de Itapore, Goiaz, Brasil; medía aproximadamente 6,1 × 1,5 × 1,5 my pesaba 39,916 kilogramos.

Quartz pertenece al sistema de cristal trigonal. La forma de cristal ideal es un prisma de seis lados que termina con pirámides de seis lados en cada extremo. En la naturaleza, los cristales de cuarzo a menudo están maclados (con cristales de cuarzo gemelos para diestros y zurdos), distorsionados o entrecruzados con cristales adyacentes de cuarzo u otros minerales que solo muestran parte de esta forma, o carecen por completo de caras de cristal obvias. y parecer masivo. Los cristales bien formados se forman típicamente en un "lecho" que tiene un crecimiento sin restricciones en un vacío; por lo general, los cristales están unidos en el otro extremo a una matriz, y solo está presente una pirámide de terminación. Sin embargo, los cristales biterminados ocurren donde se desarrollan libremente sin unión, por ejemplo, dentro del yeso. Una geoda de cuarzo es una situación en la que el vacío tiene una forma aproximadamente esférica, revestido con un lecho de cristales apuntando hacia adentro. El cuarzo α cristaliza en el sistema de cristal trigonal, grupo espacial P3121 o P3221 dependiendo de la quiralidad. El cuarzo β pertenece al sistema hexagonal, grupo espacial P6222 y P6422, respectivamente. Estos grupos espaciales son verdaderamente quirales (cada uno pertenece a los 11 pares enantiomorfos). Tanto el cuarzo α como el cuarzo β son ejemplos de estructuras cristalinas quirales compuestas de bloques de construcción aquirales (tetraedros de SiO4 en el presente caso). La transformación entre α- y β-cuarzo solo implica una rotación comparativamente menor de los tetraedros entre sí, sin un cambio en la forma en que están vinculados.

Uno de los usos piezoeléctricos más comunes del cuarzo en la actualidad es como oscilador de cristal. El reloj de cuarzo es un dispositivo familiar que utiliza el mineral. La frecuencia de resonancia de un oscilador de cristal de cuarzo se cambia cargándolo mecánicamente, y este principio se utiliza para mediciones muy precisas de cambios de masa muy pequeños en la microbalanza de cristal de cuarzo y en monitores de espesor de película delgada.

Cuarzo se considera la piedra de nacimiento para aquellos nacidos en abril, y ha sido el emblema estatal de Arkansas desde 1967. Tradicionalmente, los japoneses afirmaban que cuarzo significaba pureza y espacio infinito, mientras que las culturas antiguas norteamericanas y birmanas consideraban que esta piedra era un ser vivo, realizaban rituales para ella y le proporcionaban alimento.

La palabra "cuarzo" proviene del alemán Quarz (ayuda·info), que es de origen eslavo (los mineros checos lo llamaban křemen). Otras fuentes atribuyen el origen de la palabra al término sajón Querkluftertz, que significa mineral de vetas cruzadas. El cuarzo es el material más comúnmente identificado como la sustancia mística maban en la mitología aborigen australiana. Se encuentra regularmente en cementerios de tumbas de paso en Europa en un contexto funerario, como Newgrange o Carrowmore en Irlanda. La palabra irlandesa para cuarzo es grianchloch, que significa 'piedra de sol'. El cuarzo también se utilizó en la Irlanda prehistórica, así como en muchos otros países, para herramientas de piedra; tanto el cuarzo de veta como el cristal de roca fueron tallados como parte de la tecnología lítica de los pueblos prehistóricos. Mientras que el jade ha sido desde los primeros tiempos la piedra semipreciosa más valorada para tallar en el este de Asia y América precolombina, en Europa y el Medio Oriente las diferentes variedades de cuarzo fueron las más comúnmente utilizadas para los diversos tipos de joyería y tallado de piedras duras, incluyendo gemas grabadas y camafeos, jarrones de cristal de roca y vasos extravagantes. La tradición continuó produciendo objetos que fueron muy valorados hasta mediados del siglo XIX, cuando en gran medida pasó de moda excepto en joyería. La técnica del camafeo explota las bandas de color en ónix y otras variedades. El naturalista romano Plinio el Viejo creía que el cuarzo era hielo de agua, permanentemente congelado después de largos períodos de tiempo. (La palabra "cristal" proviene de la palabra griega κρύσταλλος, "hielo"). Apoyaba esta idea diciendo que el cuarzo se encuentra cerca de glaciares en los Alpes, pero no en montañas volcánicas, y que los grandes cristales de cuarzo se moldeaban en esferas para enfriar las manos. Esta idea persistió hasta al menos el siglo XVII. También conocía la capacidad del cuarzo para dividir la luz en un espectro. En el siglo XVII, el estudio del cuarzo de Nicolas Steno allanó el camino para la cristalografía moderna. Descubrió que, independientemente del tamaño o forma de un cristal de cuarzo, sus largas caras prismáticas siempre se unían en un ángulo perfecto de 60°. Las propiedades piezoeléctricas del cuarzo fueron descubiertas por Jacques y Pierre Curie en 1880. El oscilador o resonador de cuarzo fue desarrollado por primera vez por Walter Guyton Cady en 1921. George Washington Pierce diseñó y patentó osciladores de cristal de cuarzo en 1923. Warren Marrison creó el primer reloj oscilador de cuarzo basado en el trabajo de Cady y Pierce en 1927. Los esfuerzos por sintetizar cuarzo comenzaron a mediados del siglo XIX cuando los científicos intentaron crear minerales bajo condiciones de laboratorio que imitaban las condiciones en las que se formaban los minerales en la naturaleza: el geólogo alemán Karl Emil von Schafhäutl (1803–1890) fue la primera persona en sintetizar cuarzo cuando en 1845 creó cristales microscópicos de cuarzo en una olla a presión. Sin embargo, la calidad y el tamaño de los cristales producidos por estos primeros esfuerzos eran pobres. Para la década de 1930, la industria electrónica había dependido de los cristales de cuarzo. La única fuente de cristales adecuados era Brasil; sin embargo, la Segunda Guerra Mundial interrumpió los suministros de Brasil, por lo que las naciones intentaron sintetizar cuarzo a escala comercial. El mineralogista alemán Richard Nacken (1884–1971) logró cierto éxito durante las décadas de 1930 y 1940. Después de la guerra, muchos laboratorios intentaron cultivar grandes cristales de cuarzo. En Estados Unidos, el Cuerpo de Señales del Ejército de los EE.UU. contrató a los Laboratorios Bell y a la Brush Development Company de Cleveland, Ohio, para sintetizar cristales siguiendo el ejemplo de Nacken. (Antes de la Segunda Guerra Mundial, Brush Development producía cristales piezoeléctricos para tocadiscos). Para 1948, Brush Development había cultivado cristales que medían 1,5 pulgadas (3,8 cm) de diámetro, los más grandes hasta la fecha. Para la década de 1950, las técnicas de síntesis hidrotermal producían cristales de cuarzo sintético a escala industrial, y hoy en día prácticamente todo el cristal de cuarzo utilizado en la industria electrónica moderna es sintético.

La palabra cuarzo proviene de quarz del idioma alemán y su primer registro en tal forma es de 1530 en los escritos de Georgius Agricola.​​ Quarz a su vez proviene de la palabra twarc del alto alemán medio, se ha sugerido que esta deriva de una lengua eslava occidental. Según esta línea las palabras twardy del polaco, tvrdy del checo harían la conexión entre la palabra cuarzo y la palabra tvrudu del antiguo eslavo eclesiástico que significa duro.​ Otras fuentes atribuyen origen de la palabra cuarzo y quartz al la palabra querkluftertz del dialecto alemán alto sajón que significa mena de veta atravesada.​ La palabra del griego antiguo para el cuarzo, krystallos, dio origen a la palabra cristal.​