- кварц
- КВАРЦ -а; м. [нем. Quarz]1. Бесцветный минерал, встречающийся в виде кристаллов и сплошных зернистых масс; двуокись кремния. Графитовый к. Слюдяной к. Дымчатый к.2. Разг. Облучение кварцевой лампой. Лечить кварцем.◁ Ква́рцевый, -ая, -ое. К-ые породы. К-ая руда. К-ая лампа (электрическая лампа в форме небольшой трубки из кварцевого стекла, дающая ультрафиолетовое излучение).* * *кварцSiO2, один из самых распространённых породообразующих минералов; по структуре — каркасный силикат. Кристаллические модификации: гексагональная (β-кварц, устойчив выше 573ºC) и тригональная (α-кварц, устойчив ниже 573ºC). Часты двойники, образует зёрна, зернистые кристаллы, агрегаты и сплошные массы. Цвет разнообразный: бесцветный кварц — горный хрусталь, фиолетовый — аметист, дымчатый — раухтопаз, чёрный — морион, золотистый — цитрин и др. Твердость 7; плотность 2,65 г/см3. Пьезоэлектрик. Кварцевые пески и кварциты используются в керамической и стекольной промышленности; монокристаллы кварца — в оптическом приборостроении и как пьезоэлектрический материал; окрашенные разновидности кварца — в ювелирном деле.* * *КВАРЦКВАРЦ (нем. Quarz), SiO2, один из самых распространенных породообразующих минералов. Существуют четыре полиморфных модификации (см. ПОЛИМОРФИЗМ (в минералогии)) кварца. Применяется в основном низкотемпературный a-кварц.
Низкотемпературная модификация кварца a-кварца принадлежит к ромбоэдрической системе. На элементарную ячейку, имеющую при комнатной температуре параметры а=4,90 А, с=5,39А, приходятся три молекулы SiO2. При нагревании выше 573 оС a-кварц, имеющий точечную группу симметрии 32, приобретает структуру высокотемпературного b-кварца с точечной группой 622.
Кварц кристаллизуется в классе тригонального трапецоэдра тригональной системы. Кристаллическая структура каркасного типа построена из кремнекислородных тетраэдров, расположенных винтообразно: атомы кремния располагаются по винтовой линии, параллельной оси симметрии третьего порядка (ось Z). Винтовое строение приводит к существованию левых и правых форм, которые отличаются и по внешней огранке кристалла. Крупные природные кристаллы кварца получили название горного хрусталя. Обычно природные кристаллы имеют форму шестигранной призмы, что отражает симметрию внутреннего строения. Внешне правильные кристаллы кварца часто сложно сдвойникованы. Двойники (см. ДВОЙНИКИ) в кварце возникают не только при росте кристаллов, но и в результате внутренней структурной перестройки при термических a-b переходах, сопровождаемых сжатием, а также при механических деформациях.
Природный кварц часто встречается в виде зернистых кристаллов, агрегатов и сплошной массы. Цвет разнообразный: бесцветный кварц — горный хрусталь (см. ГОРНЫЙ ХРУСТАЛЬ), фиолетовый — аметист (см. АМЕТИСТ), дымчатый — раухтопаз (см. РАУХТОПАЗ), черный — морион (см. МОРИОН), золотистый — цитрин (см. ЦИТРИН) и др. Различные окраски обычно обусловлены наличием примесных атомов. Примеси образуют структурные дефекты (см. ДЕФЕКТЫ) — атомы внедрения Fe3+ или Al3+ в кристаллической решетке кварца замещают атомы Si4+, одновременно в решетку входят атомы Na1+, Li1+ или (ОН)1-. Встречаются также сложноокрашенные кристаллы кварца за счет микровключений посторонних минералов: зеленый празем — включения микрокристалликов актинолита или хлорита; золотистый мерцающий авантюрин — включения слюды или гематита, и др.
Кварц водонерастворим, химически стоек, устойчив к действию многих кислот, обладает малым тепловым расширением (a1=8.10-6, a3 = 13,4.10-6 град-1). Кварц — хороший изолятор, его удельное сопротивление при комнатной температуре 1014-1015Ом.см. Твердость 7; плотность 2,65 г/см3. Одно из самых ценных свойств кварца — термостабильность, т. е. независимость пьезоэлектрических и упругих характеристик от температуры в очень широком интервале: от самых низких температур до +573 оС, где происходит полиморфный переход a-кварца в высокотемпературную модификацию b-кварца, сопровождающуюся изменением симметрии.
Как ромбоэдрический кристалл, кварц имеет две независимые диэлектрические проницаемости e1 = e2 и e3. Их значения для механически свободного кристалла составляют e1=4,58, e3= 4,70.
Кварц обладает нелинейными оптическими и электрооптическими свойствами. Показатели преломления (для дневного света l = 589,3): ne = 1,553; no = 1,544. Прозрачен для ультрафиолетовых и частично инфракрасных лучей, оптически анизотропен. При пропускании светового плоскополяризованного луча по направлению оптической оси левые кристаллы кварца вращают плоскость поляризации влево, а правые — вправо. При застывании расплавленного кварца образуется кварцевое стекло. Плавленый кварц — хороший изолятор.
Как естественный, так и искусственный кварц является важнейшим пьезоэлектрическим кристаллом: и модификации кварца обладают пьезоэлектрическими свойствами. В соответствии с симметрией кварц не обладает пьезоэлектрическими свойствами в направлении оси Z (оси с). Простейшими пьезоэлектрическими срезами кварца являются X- и Y- срезы, перпендикулярные кристаллофизическим осям X и Y. Пластинки X-среза используются обычно для возбуждения продольного, а Y-среза для возбуждения поперечного пьезоэффектов (см. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ). При механической нагрузке на пластину кварца в 1 кгс/см2 возникает разность потенциалов в 0,06 В. Пластина кварца с нанесенными на нее электродами и держателем представляет собой резонатор (электромеханический преобразователь). Если на резонатор подать переменное напряжение, совпадающее с одной из механических частот кварца, в пластине возникают сильные механические колебания строго определенной частоты. Такие кварцевые пластины являются мощным излучателем волн сверхвысокой частоты и используются в технике.
Пьезокварцевые пластинки используются для стабилизации частот от 1 кГц до 200 МГц, для генерации и приема ультразвука, для резонаторов высокой добротности, для фильтров высокой избирательности, для измерения механического давления.
Монокристаллы кварца применяются в оптическом приборостроении для изготовления фильтров, призм для спектрографов, монохроматоров, линз для Уф-оптики. Плавленый кварц применяют для изготовления специальной химической посуды. Кварц также используется для получения химически чистого кремния. Прозрачные, красивоокрашенные разновидности кварца являются полудрагоценными камнями и широко применяются в ювелирном деле. Кварцевые пески и кварциты используются в керамической и стекольной промышленности; окрашенные разновидности кварца — в ювелирном деле.
Энциклопедический словарь. 2009.
