Kwarts

Het blazen van kwartsglas is moeilijker dan glas, doordat het verwekingspunt veel hoger ligt en veel abrupter. Het vereist ook goede ventilatie omdat er gasvormig SiO2 bij ontstaat; dit kan de longen aantasten. Kwartsglas wordt veel toegepast. Het is sterk, zet weinig uit en kan dus grote temperatuurverschillen doorstaan. Het is chemisch vrij inert en het verwekingspunt ligt hoog (1665°C). De sterke covalente bindingen tussen de atomen zorgen hiervoor. Het is transparant voor ultraviolette straling, in tegenstelling tot de meeste andere vormen van glas. Het wordt daarom toegepast als cuvetmateriaal in de spectroscopie van het ultraviolette deel van het spectrum. Kwarts is ook de bron van silicium voor de halfgeleiderindustrie en de siliciumchemie. Kwarts is een piëzo-elektrisch materiaal. De trillingen die men in het kristal kan opwekken worden gebruikt in elektronische apparatuur zoals kristaloscillator in kwartsuurwerken en radio's.

Quartz behoort tot het trigonale kristalsysteem. De ideale kristalvorm is een zeszijdig prisma dat eindigt met zeszijdige piramides aan elk uiteinde. In de natuur zijn kwartskristallen vaak verbroederd (met twee rechtshandige en linkshandige kwartskristallen), vervormd of zo vergroeid met aangrenzende kristallen van kwarts of andere mineralen dat ze slechts een deel van deze vorm laten zien, of dat er helemaal geen duidelijke kristalvlakken zijn. en lijken enorm. Goed gevormde kristallen vormen zich typisch in een 'bed' dat onbeperkt uitgroeit tot een leegte; meestal zijn de kristallen aan het andere uiteinde aan een matrix vastgemaakt en is er slechts één eindpiramide aanwezig. Kristallen met dubbele uiteinden komen echter voor waar ze zich vrij ontwikkelen zonder gehechtheid, bijvoorbeeld in gips. Een kwartsgeode is zo'n situatie waarin de leegte ongeveer bolvormig is, bekleed met een bed van kristallen die naar binnen wijzen. α-kwarts kristalliseert in het trigonale kristalsysteem, ruimtegroep P3121 of P3221, afhankelijk van de chiraliteit. β-kwarts behoort tot het hexagonale systeem, respectievelijk ruimtegroep P6222 en P6422. Deze ruimtegroepen zijn echt chiraal (ze behoren elk tot de 11 enantiomorfe paren). Zowel α-kwarts als β-kwarts zijn voorbeelden van chirale kristalstructuren die zijn samengesteld uit achirale bouwstenen (SiO4-tetraëders in het onderhavige geval). De transformatie tussen α- en β-kwarts omvat slechts een relatief kleine rotatie van de tetraëders ten opzichte van elkaar, zonder een verandering in de manier waarop ze zijn verbonden.

Quartz is een bepalend bestanddeel van graniet en andere felsische stollingsgesteenten. Het is heel gebruikelijk in sedimentair gesteente zoals zandsteen en leisteen. Het is een algemeen bestanddeel van schist, gneis, kwartsiet en andere metamorfe gesteenten. Kwarts heeft het laagste verweringspotentieel in de Goldich-oplossingsserie en is daarom zeer gebruikelijk als restmineraal in beekafzettingen en restbodems. Over het algemeen suggereert een hoge aanwezigheid van kwarts een "volwassen" gesteente, aangezien het aangeeft dat het gesteente zwaar is herwerkt en kwarts het primaire mineraal was dat zware verwering heeft doorstaan. Terwijl de meerderheid van kwarts kristalliseert uit gesmolten magma, slaat kwarts ook chemisch neer uit hete hydrothermale aders als ganggesteente, soms met ertsmineralen zoals goud, zilver en koper. Grote kristallen van kwarts worden gevonden in magmatische pegmatieten. Goed gevormde kristallen kunnen meters lang worden en honderden kilo's wegen. Natuurlijk voorkomende kwartskristallen met een extreem hoge zuiverheid, die nodig zijn voor de smeltkroezen en andere apparatuur die wordt gebruikt voor het kweken van siliciumwafels in de halfgeleiderindustrie, zijn duur en zeldzaam. Een belangrijke mijnlocatie voor zeer zuiver kwarts is de Spruce Pine Gem Mine in Spruce Pine, North Carolina, Verenigde Staten. Kwarts kan ook worden gevonden in Caldoveiro Peak, in Asturië, Spanje. Het grootste gedocumenteerde eenkristal van kwarts werd gevonden in de buurt van Itapore, Goiaz, Brazilië; het meet ongeveer 6,1 x 1,5 x 1,5 m en woog 39.916 kilogram.

Zuiver kwarts, traditioneel bergkristal of helder kwarts genoemd, is kleurloos en transparant of doorschijnend en wordt vaak gebruikt voor hardsteengravures, zoals het Lothair Crystal. Veel voorkomende gekleurde variëteiten zijn citrien, rozenkwarts, amethist, rookkwarts, melkachtig kwarts en andere. Deze kleurdifferentiaties ontstaan door de aanwezigheid van onzuiverheden die de moleculaire orbitalen veranderen, waardoor er elektronische overgangen plaatsvinden in het zichtbare spectrum die kleuren veroorzaken. Polymorfen van kwarts omvatten: α-kwarts (laag), β-kwarts, tridymiet, moganiet, cristobaliet, coesiet en stishoviet.

Het belangrijkste onderscheid tussen soorten kwarts is dat van macrokristallijne (individuele kristallen zichtbaar voor het blote oog) en de microkristallijne of cryptokristallijne variëteiten (aggregaten van kristallen die alleen zichtbaar zijn bij sterke vergroting). De cryptokristallijne variëteiten zijn ofwel doorschijnend of meestal ondoorzichtig, terwijl de transparante variëteiten de neiging hebben macrokristallijn te zijn. Chalcedoon is een cryptokristallijne vorm van silica die bestaat uit fijne vergroeiingen van zowel kwarts als zijn monokliene polymorfe moganiet. Andere ondoorzichtige edelsteenvariëteiten van kwarts of gemengde gesteenten waaronder kwarts, vaak inclusief contrasterende banden of kleurpatronen, zijn agaat, carneool of sard, onyx, heliotroop en jaspis.