| Quarz | |
 Bergkristall | |
| Chemismus | SiO2 |
| Kristallsystem | trigonal |
| Kristallklasse | 32, trigonal-trapezoedrisch |
| Farbe | farblos, weiß, alle Farben |
| Strichfarbe | weiß |
| Härte | 7 |
| Dichte | 2,65 g/cm3 |
| Glanz | Glas- oder Fettglanz |
| Opazität | durchsichtig bis undurchsichtig |
| Bruch | muschlig, spröde |
| Spaltbarkeit | keine |
| Kristallhabitus | prismatisch, mikrokristallin, auch amorph |
| häufige Kristallflächen | |
| Zwillingsbildung | ____ |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindices | no = 1,5442 ne = 1,5533 |
| Doppelbrechung | Δ = 0,0091 |
| Pleochroismus | ___ |
| optische Orientierung | positiv |
| Winkel/Dispersion der optischen Achsen |
öfter anomal mit 2vz ~ 0-10° |
| weitere Eigenschaften | |
| chemisches Verhalten | in HF löslich, Flüssigkeitseinschlüsse |
| ähnliche Minerale | ____ |
| Radioaktivität | baut keine radioaktiven Elemente ins Kristallgitter ein |
| Magnetismus | nicht magnetisch |
| besondere Kennzeichen | Flüssigkeitseinschlüsse |
Das Mineral Quarz ist eine der kristallinen Formen von Siliziumdioxid (SiO2), im Gegensatz zu Quarzglas, das aus dem gleichen Grundstoff in amorpher Form besteht. Der Quarz wird gelegentlich mit dem Kalzit verwechselt, kann jedoch durch seine größere Härte, die niedrigere Doppelbrechung und die Reaktion des Kalzits mit verdünnter Salzsäure leicht unterschieden werden.
Geschichte
Quarz war im Mittelalter eine Bezeichnung für das Bergwerk, sowie für alle Kristalle. Erst mit G. Agricola wurde der Begriff auf Bergkristalle eingeschränkt.
Varietäten
Verschiedene Mineralien und Halbedelsteine werden zu den Quarzen gerechnet. Sie bestehen alle hauptsächlich aus SiO2, haben aber Verunreinigungen durch z.B. Eisen, Mangan, Titan oder Eisenhydrate, welche verschiedene Färbungen hervorrufen. Zu den Quarzen zählen unter anderem folgende Varietäten:
- Achat, kryptokristallin
- Amethyst,
- Bergkristall,
- Chrysopras,
- Citrin,
- Eisenkiesel,
- Heliotrop,
- Jaspis,
- Quarz-Katzenauge,
- Karneol auch (Carneol),
- Milchquarz,
- Moosachat,
- Onyx,
- Opal,
- Prasem,
- Rauchquarz,
- Rosenquarz,
- Saphierquarz,
- Sarder und
- Tigerauge.
Modifikationen
Die Modifikationen haben den selben Chemismus wie Quarz, der Gitterbau ist aber vollständig anders.
- Chalcedon, wasserhaltig, mehr oder weniger amorph,
- Coesit, Hochdruckmodifikation,
- Cristobalit, Hochtemperaturmodifikation,
- Stishovit, Hochdruckmodifikation,
- Tridymit, Hochtemperaturmodifikation
Bemerkenswerte Eigenschaften
Die piezoelektrische Eigenschaften des Quarzes machen ihn zu einem aus der Elektronik nicht mehr wegzudenkenden Baustein.
Eigenschaften des reinen geschmolzenen Quarzes (Informationen basiert auf dem Quartz Catalogue Q-7A der General Electric Company) Dichte: 2.203 g/cm3 Härte: 4.9 Dehnfestigkeit: 48.3 MPa Druckfestigkeit: > 1.1 GPa Massenmodul: ~37 GPa Starrheitsmodul: 31 GPa Poissonverhältnis: 0.16 Wärmeausdehnungkoeffizient: 5.5E-7 cm/(cm*K) (Durchschnitt von 20°C bis 320°C) Wärmeleitfähigkeit: 1.3 W/(m*K) Hitzekapazität: 45.3 J/mol Schmelzpunkt: ~1665°C elektrische Widerstandskraft : 1018 Ohm*m Dielektrizitätskonstante: 3.75 an 20°C 1 MHZ Dielektrische Verlustzahl: weniger als 0.0004 an 20°C 1 MHZ
Struktur
Der Quarz ist ein Gerüstsilikat das aus SiO4-Tetraeder besteht. Über die Sauerstoffatome in den Ecken entsteht die Bindung, indem sich jedes Siliziumatom vier halbe Sauerstoffatome teilt und damit den Ladungshaushalt ausgleicht.
Quellen/Vorkommen
Quarz ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral, es macht 12% der Erdkruste aus. Quarz tritt häufig in magmatischen und metamorphen Gesteinen, sowie in Sandstein und Kreidekalken aus organischem Ursprung auf. Aufgrund seiner Verwitterungsbeständigkeit tritt er im Restschotter angereichert auf.
Bedeutung als Rohstoff
- Quarzvariationen wie Achat, Amethyst, Citrin oder Opal werden in der Schmuckindustrie verarbeitet.
- Reiner Bergkristall wird zu optischen Prismen und Linsen geschliffen.
- Da Quarz nur mit wenigen Chemikalien reagiert, kann er auch gut für Gefäße verwendet werden.
- Quarz hat piezoelektrische Eigenschaften; darum können Schwingquarze produziert werden, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung in einer festen Frequenz schwingen (ähnlich einem Pendel). Der Bau von sehr genau gehenden Quarzuhren wurde so möglich. Auch die Taktfrequenz von Computern wird durch Schwingquarze vorgegeben. Auch geeignet für Druckmessungen und die Hochfrequenztechnik.
- Quarzkristallplatten aus unverwittertem Quarz werden auch in der Elektroakustik verwendet.
- Quarzlampen
- Normmaßstäbe und Normgewichte
- Fäden für Torsionswaagen
- Für die Glasindustrie und Keramikindustrie
- Feuerfeste Steine
- Karborundum (SiC)
- Eisenbahnschotterkörper, da er eine hohe Festigkeit aufweist und Pflanzenwuchs verhindert.
- Bei der Wirbelschichtverbrennung wird Quarzsand mit der Luft verwirbelt, um den Verbrennungsvorgang zu optimieren, dieser verbessert die Wärmeübertragung.
Ungeeignet für Straßenschotter, da er zu hart ist, schlecht bindet und einen raschen Verschleiß bei den Autoreifen verursacht.