Quartzo

Quartzo é tipicamente não tóxica, a menos que esteja em forma de pó. A exposição prolongada a pó finamente moído pode levar à silicose. Portanto, ao cortar ou polir quartzo, certifique-se de usar uma máscara de poeira para evitar inalar seu pó.

O quartzo puro, tradicionalmente chamado de cristal de rocha ou quartzo claro, é incolor e transparente ou translúcido, e tem sido freqüentemente usado para esculturas em pedra dura, como o Cristal Lothair. Variedades de cores comuns incluem citrino, quartzo rosa, ametista, quartzo esfumaçado, quartzo leitoso e outros. Essas diferenciações de cores surgem da presença de impurezas que alteram os orbitais moleculares, fazendo com que algumas transições eletrônicas ocorram no espectro visível gerando cores. Os polimorfos de quartzo incluem: α-quartzo (baixo), β-quartzo, tridimita, moganita, cristobalita, coesita e estishovita.

A distinção mais importante entre os tipos de quartzo é a do macrocristalino (cristais individuais visíveis a olho nu) e das variedades microcristalina ou criptocristalina (agregados de cristais visíveis apenas sob grande ampliação). As variedades criptocristalinas são translúcidas ou principalmente opacas, enquanto as variedades transparentes tendem a ser macrocristalinas. A calcedônia é uma forma criptocristalina de sílica que consiste em intercrescimentos finos de ambos os quartzo e seu polimorfo moganita monoclínico. Outras variedades de pedras preciosas opacas de quartzo ou rochas mistas incluindo quartzo, muitas vezes incluindo bandas contrastantes ou padrões de cores, são ágata, cornalina ou sard, ônix, heliotrópio e jaspe.

Quartz cristais de quartzo têm propriedades piezoelétricas; eles desenvolvem um potencial elétrico com a aplicação de estresse mecânico. Um dos primeiros usos dessa propriedade dos cristais de quartzo foi em captadores de fonógrafo.

Ocorre geralmente em pegmatitas graníticas e veios hidrotermais. Cristais bem desenvolvidos podem atingir vários metros de extensão e pesar centenas de quilogramas. A erosão de pegmatitas pode revelar bolsões de cristais, conhecidos como "catedrais". Pode também ter origem metamórfica ou sedimentar. Geralmente associado aos feldspatos e micas. É constituinte essencial de granito, arenito, quartzitos por exemplo. Adicionalmente, pode ocorrer em camada, particularmente em variedades como a ametista; neste caso, os cristais desenvolvem-se a partir de uma matriz e deste modo apenas é visível uma pirâmide terminal. Um geode de quartzo, consiste de uma pedra oca (geralmente de forma aproximadamente esférica), cujo interior é revestido por uma camada de cristais.

Quartz pertence ao sistema de cristal trigonal. A forma de cristal ideal é um prisma de seis lados terminando com pirâmides de seis lados em cada extremidade. Na natureza, os cristais de quartzo são frequentemente geminados (com cristais gêmeos de quartzo destros e canhotos), distorcidos ou tão integrados com cristais adjacentes de quartzo ou outros minerais que mostram apenas parte desta forma, ou carecem totalmente de faces de cristal óbvias e parecer maciço. Cristais bem formados normalmente se formam em uma 'cama' que tem crescimento irrestrito em um vazio; geralmente os cristais são fixados na outra extremidade de uma matriz, e apenas uma pirâmide de terminação está presente. No entanto, cristais duplamente terminados ocorrem onde se desenvolvem livremente sem fixação, por exemplo, dentro do gesso. Um geodo de quartzo é uma situação em que o vazio é de forma aproximadamente esférica, revestido com uma camada de cristais apontando para dentro. α-quartzo cristaliza no sistema de cristal trigonal, grupo espacial P3121 ou P3221 dependendo da quiralidade. O β-quartzo pertence ao sistema hexagonal, grupo espacial P6222 e P6422, respectivamente. Esses grupos espaciais são verdadeiramente quirais (cada um pertence aos 11 pares enantiomórficos). Tanto o quartzo α quanto o quartzo β são exemplos de estruturas cristalinas quirais compostas de blocos de construção aquirais (tetraedros de SiO4 no presente caso). A transformação entre o quartzo α e β envolve apenas uma rotação comparativamente menor dos tetraedros um em relação ao outro, sem uma mudança na maneira como eles estão ligados.

Um dos usos piezoelétricos mais comuns do quartzo hoje é como oscilador de cristal. O relógio de quartzo é um dispositivo familiar que usa o mineral. A frequência ressonante de um oscilador de cristal de quartzo é alterada ao carregá-lo mecanicamente, e este princípio é usado para medições muito precisas de mudanças de massa muito pequenas na microbalança de cristal de quartzo e em monitores de espessura de filme fino.

Quartzo é considerada a pedra de nascimento dos nascidos em abril e tem sido o emblema do estado do Arkansas desde 1967. Tradicionalmente, os japoneses afirmavam que quartzo significava pureza e espaço infinito, enquanto as antigas culturas norte-americanas e birmanesas consideravam essa pedra um ser vivo, realizando rituais para ela e oferecendo comida.

A palavra "quartzo" vem do alemão Quarz, que é de origem eslava (os mineiros tchecos a chamavam de křemen). Outras fontes atribuem a origem da palavra ao termo saxão Querkluftertz, que significa minério de veios cruzados. O quartzo é o material mais comum identificado como a substância mística maban na mitologia aborígene australiana. É encontrado regularmente em cemitérios de tumbas de passagem na Europa em um contexto funerário, como Newgrange ou Carrowmore na Irlanda. A palavra irlandesa para quartzo é grianchloch, que significa 'pedra do sol'. O quartzo também foi usado na Irlanda pré-histórica, assim como em muitos outros países, para ferramentas de pedra; tanto o quartzo de veia quanto o cristal de rocha eram talhados como parte da tecnologia lítica dos povos pré-históricos. Embora a jade tenha sido desde os tempos mais antigos a pedra semipreciosa mais valorizada para entalhes na Ásia Oriental e na América Pré-Colombiana, na Europa e no Oriente Médio as diferentes variedades de quartzo eram as mais comumente usadas para os vários tipos de joias e entalhes em pedras duras, incluindo gemas gravadas e camafeus, vasos de cristal de rocha e recipientes extravagantes. A tradição continuou a produzir objetos altamente valorizados até meados do século XIX, quando caiu de moda, exceto em joias. A técnica de camafeu explora as faixas de cor em ônix e outras variedades. O naturalista romano Plínio, o Velho, acreditava que o quartzo era gelo de água, permanentemente congelado após longos períodos de tempo. (A palavra "cristal" vem da palavra grega κρύσταλλος, "gelo"). Ele apoiou essa ideia dizendo que o quartzo é encontrado perto de geleiras nos Alpes, mas não em montanhas vulcânicas, e que grandes cristais de quartzo eram moldados em esferas para esfriar as mãos. Essa ideia persistiu até pelo menos o século XVII. Ele também conhecia a capacidade do quartzo de dividir a luz em um espectro. No século XVII, o estudo de Nicolas Steno sobre o quartzo pavimentou o caminho para a cristalografia moderna. Ele descobriu que, independentemente do tamanho ou forma de um cristal de quartzo, suas longas faces prismáticas sempre se encontravam em um ângulo perfeito de 60°. As propriedades piezoelétricas do quartzo foram descobertas por Jacques e Pierre Curie em 1880. O oscilador ou ressonador de quartzo foi desenvolvido pela primeira vez por Walter Guyton Cady em 1921. George Washington Pierce projetou e patenteou osciladores de cristal de quartzo em 1923. Warren Marrison criou o primeiro relógio oscilador de quartzo baseado no trabalho de Cady e Pierce em 1927. Os esforços para sintetizar quartzo começaram em meados do século XIX, quando cientistas tentaram criar minerais em condições de laboratório que imitassem as condições em que os minerais se formaram na natureza: o geólogo alemão Karl Emil von Schafhäutl (1803–1890) foi a primeira pessoa a sintetizar quartzo quando, em 1845, criou cristais microscópicos de quartzo em uma panela de pressão. No entanto, a qualidade e o tamanho dos cristais produzidos por esses primeiros esforços eram pobres. Na década de 1930, a indústria eletrônica passou a depender de cristais de quartzo. A única fonte de cristais adequados era o Brasil; no entanto, a Segunda Guerra Mundial interrompeu os suprimentos do Brasil, então as nações tentaram sintetizar quartzo em escala comercial. O mineralogista alemão Richard Nacken (1884–1971) alcançou algum sucesso durante as décadas de 1930 e 1940. Após a guerra, muitos laboratórios tentaram cultivar grandes cristais de quartzo. Nos Estados Unidos, o U.S. Army Signal Corps contratou com os Bell Laboratories e com a Brush Development Company de Cleveland, Ohio, para sintetizar cristais seguindo o exemplo de Nacken. (Antes da Segunda Guerra Mundial, a Brush Development produzia cristais piezoelétricos para toca-discos.) Em 1948, a Brush Development havia cultivado cristais com 1,5 polegadas (3,8 cm) de diâmetro, os maiores até então. Na década de 1950, técnicas de síntese hidrotérmica estavam produzindo cristais de quartzo sintético em escala industrial, e hoje praticamente todo o cristal de quartzo usado na indústria eletrônica moderna é sintético.

A palavra "quartzo" é derivada da palavra alemã "Quarz", que tinha a mesma forma na primeira metade do século 14 no alto alemão médio e no centro-leste alemão e que veio do dialeto polonês kwardy, que corresponde a o termo tcheco tvrdý ("duro"). Os gregos antigos se referiam ao quartzo como κρύσταλλος (krustallos), derivado do grego antigo κρύος (kruos), que significa "frio gelado", porque alguns filósofos (incluindo Teofrasto) aparentemente acreditavam que o mineral era uma forma de gelo super-resfriado. Hoje, o termo cristal de rocha às vezes é usado como um nome alternativo para a forma mais pura do quartzo.