Quarzo
Il quarzo(ossido di silicio, SiO2) è il minerale più abbondante nella crosta terrestre (circa il 12% del suo volume). Ha una struttura cristallina trigonale costituita da tertaedri silicio-ossigeno uniti tra loro in tutte le direzioni spaziali. La durezza è 7 sulla scala di Mohs. L' "abitus" (la forma) è quello di un prisma esagonale con ai vertici le facce di due romboetri disposte in modo tale da simulare una bipiramide esagonale.
| Quarzo | ||
 | ||
| formula | SiO2 | |
| reticolo cristallino | esagonale | |
| Proprietà fisiche | ||
| densità (g/cm³) | 2,65 | |
| durezza | 7 | |
| indice di rifrazione | ||
| nα = 1,544 | nβ = 1,553 | nγ = -- |
| Cella elementare | ||
| dimensioni (Å) | ||
| a = -- | b = -- | c = -- |
| angoli | ||
| α = -- | β = -- | γ = -- |
| Z (formule per cella) | -- | |
Il nome quarzo ha origini germaniche (non ancora del tutto chiarite) mentre in passato tale minerale si chiamava "ghiacciolo" ovvero "cristallo" (da crio = freddo). Gli antichi greci ritenevano infatti che si trattasse di ghiaccio così freddo da non poter più essere scongelto.
Tra le varietà del quarzo, l'ametista (vedi poi) merita un'attenzione storico-mitologica. Ametista era infatti una ninfa del corteo di Diana, dea particolarmente sensibile al tema della castità. Di tale ninfa, in un momento di estasi etilica, si invaghì Bacco che iniziò così ad inseguirla per possederla. La ninfa chiese aiuto alla sua signora la quale, per proteggere non tanto la vita quanto la castità della ninfetta, la trasformò in gelido cristallo di quarzo. Rinsavito dalla sbornia, Bacco si commosse della fine della ninfetta e così le dette il color del vino e la proprità di preservare dei ed umani dagli eccessi delle ubriacature. Tra i ricchi (soprattutto nella Roma imperiale) comparve quindi il vezzo di immergere un anello di ametista nel bicchier di vino prima di bere. Dato che all'epoca tale gemma era rara e preziosa, e questa usanza era in voga solo tra i potenti, l'anello di ametista, venne visto pian piano come un simbolo di potere. L'usanza che i potenti di Roma avessero un anello di ametista si radicò così tanto tra il popolino che tale simbolo venne utilizzato più tardi dalla chiesa cattolica romana per esprimere autorità. Ancor oggi tale anello fa parte del corredo vescovile.
Sempre dal punto di vista storico, va ricordato anche che gran parte delle gemme che rappresentanti le tribù di Israele erano varietà di quarzo.
Essendo uno dei minerali della crosta terrestre più comuni al mondo, il quarzo ha un gran numero di varietà differenti. Una prima, importante, distinzione va fatta tra le varietà macrocristallina (cristalli individuali visibili ad occhio nudo) e la microcristallina o criptocristallina (aggregati di cristalli visibili solo utilizzando elevati ingrandimenti). Calcedonio è un termine generico per il quarzo criptocristallino. Le varietà criptocristalline sono sia traslucide o per lo più opache, mentre le varietà trasparenti tendono ad essere macrocristalline.
Sebbene molti dei nomi delle varietà provengano storicamente dai colori del minerale, gli attuali schemi di denominazione scientifica fanno riferimento in primo luogo alla microstruttura del minerale. Il colore è un identificatore secondario per i minerali criptocristallini, sebbene sia un identificatore primario per le varietà macrocristalline. Questo, comunque, non è sempre vero.
Principali tipi di varietà di quarzo
| Calcedonio | ogni quarzo criptocristallino, sebbene usato generalmente solo per il materiale bianco o leggermente colorato. In caso contrario sono usati nomi più specifici. |
| Agata | Calcedonio a bande di diverso colore legate ad impurità presenti nel reticolo cristallino, translucido; |
| Onice | Varietà di Agata dove le bande di accrescimento sono diritte, parallele al letto e di dimensione costante; |
| Diaspro | Calcedonio opaco per la presenza di impurità; |
| Aventurina | Calcedonio traslucido con piccole inclusioni (normalmente mica) che riflettono la luce; |
| Occhio di Tigre | Quarzo fibroso, che esibisce una luminescenza cangiante; |
| Ametista | Porpora, più o meno transparente |
| Quarzo Citrino | Dal giallo al rosso arancio, più comunemente giallo verdastro; |
| Quarzo Rosa | Rosa, traslucido, può manifestare diasterismo; |
| Quarzo latteo, o quarzo neve | Bianco, da traslucente a opaco, può manifestare diasterismo; |
| Quarzo affumicato | Marrone, transparente. L'opacità è spesso dovuta danni da radiazione nella struttura del reticolo cristallino; |
| Morione | Marrone scuro, opaco; |
| Carnelian | Calcedonio arancio rossastro, translucente;
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Non tutte le varietà di quarzo sono presenti in natura. La prasolite, un materiale di colore olivastro, viene prodotta con l'esposizione al calore. Sebbene il quarzo citrino sia presente in natura, la maggior parte è prodotta dall'ametista riscaldandola. Il carnelian è trattato di frequente con il calore per aumentare l'intensità del colore.
Dato che i quarzi naturali sono molto spesso speculari, molto del quarzo utilizzato dall'industria è sintetico. Cristalli di grandi dimensioni, perfetti e non speculari vengono prodotti in una autoclave attraverso un processo idrotermale: anche gli smeraldi sono prodotti in questo modo.
Il quarzo presenta una cristallizzazione idiomorfa soprattutto entro vene idrotermali e pegmatiti e nelle litoclesi alpine. I cristalli ben formati possono raggiungere parecchi metri di lunghezza ed il peso di centinaia di chili. L'erosione di minerali alterabili all'interno soprattutto di grosse litoclasi può rivelare grandi tasche di cristalli, conosciute come "cattedrali". Nelle Alpi, una grande "cattedrale" (15m per 2) venne scoperta storicamente alla fine del 1600.
Il quarzo è un costituente comune delle rocce sialiche, tra le quali il più conosciuto è il granito; è abbondante anche come componente delle rocce sedimentarie, preferenzialmente nelle arenarie perché la sua durezza impedisce un'ulteriore disgregazione meccanica e quindi dimensioni minori dei clasti.
Alcuni proprietà fisiche dei cristalli di quarzo sono la piezoelettriche e la piroelettricità (ovvero la capacità di emettere un impulso elettrico dopo compressione o dopo riscaldamento). Tali proprietà sono sfruttate dagli oscillatori, dai dispositivi elettronici come gli orologi al quarzo e dalle radio.
Il quarzo è solo una delle 19 fasi cristalline della silice e cristallizza secondo due impalcature atomiche distinte, conosciute come quarzo-α e quarzoβ. Quello comune è il quarzo alfa il quale, mancando del centro di simmetria, presenta individui destri e sinistri. Tali cristalli sono spesso facilmente individuabili dalla presenza di una piccola faccetta trapezoedrica situata tra il prisma e il romboedro.
Ad alta pressione il quarzo si trasforma in tridimite, un minerale con la stessa composizione ma con un reticolato atomico più compatto; a pressioni ulteriori la stessa tridimite si trasforma in cristobalite che rappresenta il termine estremo di compattazione della silice (è nota quasi esclusivamente in crateri generati da meteoriti).