Kwarts

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Kwarts
Quartz oisan.jpg
Mineraal
Chemische formule SiO2
Tweelingen Zeer algemeen
Kleur Kleurloos indien zuiver, verder alle kleuren mogelijk.
Streepkleur Wit
Hardheid 7 (per definitie)
Gemiddelde dichtheid 2,65 kg/dm3
Glans Glasglans
Opaciteit Doorzichtig tot opaak
Breuk Schelpvormig
Splijting Geen
Habitus Zeszijdig prisma met uiteinden van zeszijdige piramides
Kristaloptiek
Kristalstelsel Trigonaal (α), Hexagonaal (β)
Ruimtegroep P3121 (α), P6422 (β)
Eenheidscel a=491,36pm c=540,51(α)
Brekingsindices 1,4585
Dubbele breking + 0,00910
Overige eigenschappen
Radioactiviteit geen
Magnetisme geen
Bijzondere kenmerken Piëzo-elektrisch
Lijst van mineralen
Portaal  Portaalicoon   Aardwetenschappen

Kwarts is een vorm van siliciumdioxide, SiO2 en behoort tot de meest voorkomende mineralen op de aardkorst. Het vertegenwoordigt meer dan 12% van het volume van de aardkorst (onder andere in graniet, zand).

Eigenschappen[bewerken]

Kwarts heeft twee modificaties: α-kwarts is trigonaal, β-kwarts (een hogere-temperatuurvorm) is hexagonaal. Daarnaast komt siliciumdioxide nog voor in vele andere structuren zoals α- en β-cristobaliet, keatiet, tridymiet, coesiet, stishoviet, melangoflogiet en lechatelieriet.

Hoewel kwarts bestaat uit siliciumdioxide wordt het vaak tot de tectosilicaten gerekend. De reden hiervoor is dat kwarts een netwerk van SiO4-tetraëders vormt. Hierbij wordt elk zuurstofatoom door twee siliciumatomen gedeeld. Individuele SiO2-moleculen komen alleen bij gasvormig siliciumdioxide voor. Kwarts kan zeer zuiver zijn, zoals bij bergkristal, maar bevat vaak onzuiverheden. Deze onzuiverheden kunnen bestaan uit ionen die tijdens de groei van het kristal in het kristalrooster worden opgenomen. Kwartkristallen kunnen tussen 13 en 15.000 ppm Al3+, tussen 9 en 1400 ppm Na+, tussen 3 en 300 ppm K+ en sporen Fe3+, Ti4+, P5+, H+ en Li+ bevatten. Het aluminium en ijzer zijn in combinatie met ioniserende straling verantwoordelijk voor de kleur van een aantal kwartsvariëteiten. Verder kunnen kwartskristallen over andere mineralen heen groeien zoals bij rutielkwarts het geval is.

Kwarts kan zowel grote kristallen vormen als microscopisch kleine aggregaten vormen. De grootste kwartskristallen komen voor in Farm Verloren in Namibië. Kwartskristallen tot 20 meter, en mogelijk 50 meter, en dolomietkristallen tot 2 meter komen hier voor. Wanneer kwarts gesmolten wordt, vormt het bij snelle afkoeling vaak een glas, doordat het kristallisatieproces vrij veel tijd vergt. Kwarts is een piëzo-elektrisch materiaal en de trillingen die men in het rooster van het kristal kan opwekken worden gebruikt in elektronische apparatuur zoals kwartsuurwerken en radio's.

Ontstaan[bewerken]

Kwarts ontstaat onder andere door kristallisatie bij het afkoelen van een gesmolten silicaatmassa. Het is dan ook een belangrijk gesteentevormend mineraal in felsische stollingsgesteenten, zoals graniet. De grootste kristallen ontstaan echter door de invloed van heet water op gesteenten. Hierbij lost kwarts in het omringende gesteente op in de vorm van orthokiezelzuur en slaat het neer in holtes en scheuren bij afkoeling van de oplossing. Ook in geoden kan kwarts kristalliseren door uitloging van het omringende gesteente. Kwarts is chemisch vrij inert en lost onder atmosferische condities slecht op in water. De oplosbaarheid in water is bij 25 °C tussen de 6 en 11 mg/l. Dit betekent dat bij verwering van kwartshoudende gesteenten kwarts nauwelijks oplost. Hierdoor is de meest voorkomende vorm van kwarts zand en zandsteen.

Industriële toepassing[bewerken]

  • 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); dit allemaal door de sterke covalente bindingen in en tussen de SiO4-monomeren. Het is ook transparant voor ultraviolette straling, in tegenstelling tot de meeste andere vormen van glas. Het wordt daarom toegepast als cuvetmateriaal in de spectroscopie van het zichtbaar/ultraviolette deel van het spectrum. Het blazen van kwartsglas is echter moeilijker omdat het verwekingspunt veel hoger ligt en veel abrupter is. Het vereist ook goede ventilatie omdat er gasvormig SiO2 bij ontstaat; dit kan de longen aantasten.
  • Kwarts is ook de bron van silicium voor de halfgeleiderindustrie en de siliciumchemie.
  • Kwartskristallen worden gebruikt als kristaloscillator in bijvoorbeeld digitale klokken (kwartsuurwerk).

Geschiedenis[bewerken]

Dit kristal is reeds bekend vanaf de oudheid; de oude Grieken gebruikten stukken kwarts om hun handen in de zomer af te koelen.[bron?] De naam kwarts komt van het Duitse "Quarz" (van Slavische oorsprong).

De Romeinen dachten dat kwarts permanent gestold water (ijs) was omdat kwarts vooral in gletsjers werd gevonden.

Schematische weergave van de chemische structuur van kwarts. Rood is zuurstof en grijs is silicium
SEM-afbeelding van kwartsgroei op zand
Amethist
Natuurlijke Citrien

Kwartsvariëteiten[bewerken]

Hieronder is een lijst met de meest bekende kwartsvariëteiten te zien. Vaak worden deze ingedeeld in twee hoofdgroepen. De macrokristallijne variëteiten bestaan uit kristallen die met het zichtbare oog te zien zijn. Echter hoeft de kristalvorm niet altijd zichtbaar te zijn, zoals bij rozenkwarts het geval is. De cryptokristallijne variëteiten bestaan uit, voor het oog, onzichtbaar kleine kristallen. Het onderscheid tussen verschillende kwartsvariëteiten is vaak vaag. Zo is het punt tussen en donkere rookkwarts en een lichte morion niet te bepalen.

Macrokristallijne variëteiten[bewerken]

  • Amethist is de paarse variëteit van kwarts.
  • Ametrien is een vergroeiing van amethist en citrien.
  • Aventurien is kwarts met insluitsels van plaatvormige mineralen zoals fuchsiet
  • Bergkristal is helder en kleurloos.
  • Blauwkwarts is een blauwe variëteit van kwarts.
  • Citrien is de gele variëteit. Het wordt ook geproduceerd door het verhitten van amethist.
  • IJzerkwarts is kwarts met insluitingen van ijzermineralen en daardoor roodgekleurd.
  • Melkkwarts is wit.
  • Morion is een zeer donkerbruine tot zwarte variëteit.
  • Kattenoog is kwarts dat het chattoyance-effect bezit.
  • Praas is groene kwarts met insluitingen van bijvoorbeeld actinoliet of hedenbergiet.
  • Prasioliet in een groene, ijzerhoudende kwarts. Het wordt soms geproduceerd door verhitten van amethist.
  • Rookkwarts is lichtbruine tot donkerbruine kwarts. Het kan door bestraling van bergkristal gemaakt worden.
  • Rozenkwarts is een massieve roze variëteit van kwarts.
  • Roze kwarts werd oorspronkelijk voor een duidelijk gekristalliseerde variant van rozenkwarts aangezien, maar de kleur blijkt door een ander mechanisme te ontstaan.
  • Rutielkwarts bestaat meestal uit bergkristal met insluitingen van rutielkristallen.
  • Tijgeroog is een pseudomorfose van kwarts en goethiet na riebeckiet.
  • Tijgerijzer bestaat uit hematiet, jaspis en tijgeroog.
  • Valkenoog is kwarts met riebeckietvezels.

Cryptokristallijne variëteiten[bewerken]

  • Agaat bestaat uit gebande chalcedoon.
  • Carneool is helderoranje tot dieprode chalcedoon.
  • Chalcedoon is een vezelige, doorschijnende cryptokristallijne variëteit van kwarts.
  • Chrysopraas is groene chalcedoon.
  • Heliotroop is groene jaspis met rode vlekken.
  • Jaspis is opake cryptokristallijne kwarts.
  • Onyx is zwart-wit gebande agaat.
  • Sardonyx is rood-zwart-wit gebande agaat.
  • Plasma is groene jaspis.
  • Sarder is bruine chalcedoon.
  • Vuursteen bestaat uit cryptokristallijne kwarts en chemisch gebonden water.
Gesteentevormende mineralen (stollingsgesteenten)

felsisch--------------------------------------------------mafisch
kwarts - veldspaat - mica - amfibool - pyroxeen - olivijn

  Syeniet