КВАРЦ

КВАРЦ (нем. Quarz),
минерал; под назв. К. известны две кристаллич. модификации двуокиси кремния
SiO), устойчивый при давлении
в 1 атм (или 100 кн/м²) в интервале
температур 870-573 °С, и тригональный (3-К.), устойчивый при темп-ре
ниже 573 °С (см. Кремнезёма минералы). 3-К. наиболее широко встречается
в природе. Он кристаллизуется в классе тригонального трапецоэдра тригональной
системы. Кристаллич. структура каркасного типа построена из кремнекие дородных
тетраэдров (рис. 1), расположенных винтообразно (с правым или левым
ходом винта) по отношению к гл. оси кристалла. В зависимости от
этого различают правые и левые структурноморфологич. формы кристаллов (рис.
2), различающиеся внешне по симметрии расположения нек-рых граней
(напр., трапецоэдра и др.). Отсутствие плоскостей и центра симметрии
у кристаллов К. обусловливает наличие пьезоэлектрич. и пироэлектрич. свойств
(см.Пьезоэлектричество).
Наиболее
часто кристаллы К. имеют удлинённо-призматич. облик с преимущественным
развитием граней гексагональной призмы и двух ромбоэдров (головка кристалла).
Реже кристаллы принимают облик псевдогексагональной дипирамиды. Внешне
правильные кристаллы К. обычно сложно сдвойникованы, образуя наиболее часто
двойниковые участки по т. н. бразильскому или дофинейскому законам. Последние
возникают не только при росте кристаллов, но и в результате внутренней
структурной перестройки при термических а - в переходах, сопровождаемых
сжатием, а также при механич. деформациях (см.Двойникование). Цвет
кристаллов, зёрен, агрегатов К. самый разнообразный: наиболее
обычны бесцветные, молочно-белые или серые К. Прозрачные или полупрозрачные
красивоокрашенные кристаллы, наз. особо: бесцветные, прозрачные - горный
хрусталь; фиолетовые - аметист; дымчатые - раухтопаз; чёрные - морион;
золотисто-жёлтые - цитрин. Различные окраски обычно обусловлены структурными
дефектами при замене Sr⁴⁺ на Fe³⁺ или А1³⁺
с одновременным вхождением в решётку Na¹⁺, Li¹⁺ или
(ОН)^1-. Встречаются также сложно окрашенные К. за счёт
микровключений посторонних минералов: зелёный празем - включения микрокристалликов
актинолита или хлорита; золотистый мерцающий авантюрин - включения слюды
или гематита, и др. Скрытокристаллич. разновидности К.- агат и халцедон
- состоят из тончайших волокнистых образований. К. оптически одноосный,
положительный
(см. Кристаллооптика). Показатели преломления (для дневного света
X = 589,3) : nno = =
1,544. Прозрачен для ультрафиолетовых и частично инфракрасных лучей. При
пропускании светового плоскополяризованного луча по направлению оптич.
оси левые кристаллы К. вращают плоскость поляризации влево, а правые -
вправо. В видимой части спектра значение угла вращения (на толщину пластинки
К. в 1 мм) меняется от 32,7 (для X 486 нм) до 13,9° (X 728
нм). Значение диэлектрич. проницаемости (eij), пьезоэлектрического
модуля (djj) и упругих коэфф. (Sij) следующие (при комнатной
темп-ре): en = 4,58; е8;
d= 2,56-10-⁸; Su = = 1,279; SH = -0,159;
S=
-0,110; S= 1,978. Коэфф. линейного расширения составляют: перпендикулярно оси 3-го
порядка 13,4-10-⁶ и параллельно оси 8-10-^б. Теплота
превращения 6 - аК. равна 2,5 "кал/моль (10,45 кож/моль).
Твёрдость
по минералогич. шкале 7; плотность 2650 кг/м³. Плавится
при темп-ре 1710 °С и застывает при охлаждении в т. н. кварцевое стекло.
Плавленный К.- хороший изолятор; сопротивление кубика с ребром в 1 см
при
18 °С равно 5-10¹⁸ ом/см, коэфф. линейного расширения
0,57-10-⁶ см/ °С. Разработана экономически выгодная технология
выращивания монокристаллов синтетич. К., к-рый получают из водных растворов
SiO).
Кристаллы синтетич. К. обладают стабильными пьезоэлектрич. свойствами,
радиационной устойчивостью, высокой оптич. однородностью и др. ценными
технич. свойствами.

Рис. 1. Структура кварца.

Рис. 2. Левый и правый кварц.

Природный К.- очень широко распространённый
минерал, является существенной составной частью мн. горных пород, а также
месторождений полезных ископаемых самого разнообразного генезиса. Наиболее
важные для пром-сти кварцевые материалы- кварцевые пески, кварциты и кристаллич.
монокристальный К. Последний встречается редко и очень высоко ценится.
В СССР главнейшие месторождения кристаллов К.-на Урале, в УССР (Волынь),
на
Памире, в бассейне р. Алдан; за рубежом - месторождения в Бразилии
и Малагасийской Республике. Кварцевые пески - важное сырьё для керамич.
и стекольной пром-сти. Монокристаллы К. находят применение в радиотехнике
(пьезоэлектрич. стабилизаторы частоты, фильтры, резонаторы, пьезопластинки
в ультразвуковых установках и т. д.); в оптич. приборостроении (призмы
для спектрографов, монохроматоров, линзы для ультрафиолетовой оптики и
т. д.). Плавленный К. применяют для изготовления спец. химич. посуды.
К. также используется для получения чистого кремния. Прозрачные, красивоокрашенные
разновидности К. являются полудрагоценными камнями и широко применяются
в ювелирном деле.

Лит.: Шубников А- В., Кварц
и его применение, М.-Л., 1940; Лазько Е. М., О генезисе хрусталеносных
образований и промышленных типах месторождений пьезокварца, М., 1958 (Тр.
Всесоюзного н.-и. ин-та минерального сырья, т. 2, в. 1).В. П. Бутузов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я