кварц что такое для детей
Кварц что такое для детей
ГОТОВЫЕ ДОКЛАДЫ
для 1-11 классов школы
Кварц – один из самых распространенных на земле минералов. Он широко используется в быту и производстве и даже входит в состав человеческой крови.
Как выглядит кварц?
Услышав слово «кварц» чаще всего мы представляем себе прозрачный или почти прозрачный кристалл, похожий на сросшиеся кусочки стекла. И действительно – такой минерал является одним из распространенных видов кварца и называется он «горным хрусталем».
Цвета кварца могут быть самыми разнообразными – от совершенно прозрачного бесцветного, до насыщенного красного, желтого, синего оттенка. Встречается кварц и черного цвета.
Внутри кристаллы бывают прозрачными или испещренными сетью мелких трещинок, которые делают его мутным
Откуда берется кварц?
Кристаллы кварца образуются при остывании раскаленной магмы, вырывающейся из толщи земли при извержениях и разломах земной коры. Залежи кварца могут представлять из себя как хаотично разбросанные кристаллы разных размеров, так и целые прослойки (жилы) этого полупрозрачного минерала.
Кварц является очень распространенным камнем и места его промышленной добычи разбросаны по всему миру. Кварц в кристаллах может добываться как с поверхности земли, так и из специально вырытых шахт. А вот кварцевый — добывают только открытым способом.
История кварца
Кварц известен человеку с самых древних времен. Его легко найти и добыть даже без применения сложной техники, поэтому первобытные люди изготавливали из кварца многие предметы, которые использовали для охоты или приготовления пищи.
Столетиями люди совершенствовали свои навыки и со временем мастера научились вырезать из кварца тонкие резные бокалы, чаши и светильники удивительной красоты. Изделия из кварца высоко ценились и зачастую дополнялись деталями из драгоценных металлов – золота и серебра.
Современное применение кварца в быту
Прочность кварца позволяет использовать его при изготовлении ювелирных украшений. Ограненные особым образом камешки вставляют в брошки, серьги и браслеты.
Из крупных кусков кварца мастера давно научились изготавливать предметы для украшения дома: во многих домах сегодня можно увидеть кварцевые вазы, статуэтки или пепельницы.
Многие также слышали выражение «кварцевые часы». Кварцевыми некоторые виды часов называют не случайно – в часовом механизме таких часов кристаллы кварца используются для контроля за точностью хода.
Кварц: особенности и интересные факты об этом минерале
Друза горного хрусталя, кальцита и пирита
Физические и химические свойства кварца
Кварц – минерал, обладающий кристаллическим строением. Кристаллическая решетка кварца представляет собой шестигранную псевдагексагональную призму, причем монокристаллы кварца имеют, как левую, так и правую форму. В зависимости от того, в горных породах какого происхождения (магматические, метаморфические, осадочные) присутствуют кристаллы кварца, в их составе могут присутствовать т.н. «зерна», «прожилки», «щётки» других минералов.
Если рассматривать кварц в «чистом» виде, т.е. без вкраплений других минералов или химических элементов, кварц – минерал без цвета или белого цвета. Если в составе кварца присутствуют вкраплений других минералов или химических элементов, то окраска кварца очень разнообразна – от желтого (цитрин) до черного (морион). Для кварца характерны неметаллический блеск, высокая твердость и отсутствие спайности.
Разновидности кварца
Говоря о «чистом» кварце, мы говорим о такой его разновидности, как горный хрусталь. Такая разновидность кварца не обладает цветом, прозрачная. Среди разновидностей кварца наиболее известны и нашли широкое применение (в производстве ювелирных украшений): авантюрин, агат, аметист, морион, розовый кварц, халцедон, цитрин, оникс, тигровый и кошачий глаз. Каждый из этих минералов, обладает характерным цветом и свойствами, так, аметист – минерал фиолетового цвета, что объясняется наличием в его составе красящего органического вещества не выявленного строения. Желтоватая окраска авантюрина обусловлена включениями слюды, гематита, а иногда и гидроксидами железа; наличие титана и железа обусловливают черную окраску мориона и т.д.
Добыча и производство кварца
Несмотря на широкую распространенность кварца в естественных условиях – природе, разработаны и запатентованы способы искусственного способа производства кварца. Одним из таких способов является гидротермальный метод. По мнению экспертов минералогии, искусственный кварц получается более однородным, распределение примесей в нем более однородное, чем в кварце естественного происхождения. Из кварца искусственного происхождения получают пьезооптический кварц, также он нашел широкое применение в производстве ювелирных украшений, поскольку в данном случае возможно получение кварца любого цвета и требуемой его насыщенности (зеленая, голубая, синяя). Наиболее крупное производство искусственного кварца в Российской Федерации находится в Гусь-Хрустальном и Южноуральске.
Искусственный кварц в Южноуральске производят на заводе «Кристалл» с 1962 года. Производимый на этом заводе кварц, в дальнейшем использовался для нужд радиоэлектронной промышленности, а также экспоритировали в другие станы. Основные промышленные масштабы производства листового стекла, стеклянной тары, хрусталя и др. стекольной продукции, изготовленной из искусственного кварца, производят также в Южноуральске на предприятии ОАО «Кварц».
Самый крупный самородный кварц, найденный в нашей стране, хранится в музее Санкт-Петербургского горного института. Минерал более 1 метра в высоту и первоначально использовался в качестве городской тумбы.
Кварц в истории человечества
Применение кварца
Кварцевый песок используют при производстве стекла и различных изделий из него. Применяется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах (кварцевый резонатор — компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). Широкое распространение кварц нашел в производстве ювелирных украшений. Его используют при производстве часов, а также линз.
Способы, подтверждающие естественное происхождение кварца
Чтобы отличить натуральный кварц (кварц естественного происхождения) от искусственного или стекла (поскольку наиболее редко встречающиеся разновидности кварца часто подделывают) необходимо провести по поверхности кварца колюще-режущим или тупым предметом, например ножом или камнем, при этом, если кварц естественного происхождения, то следов на его поверхности не останется. Другой способ – если лизнуть поверхность натурального самоцвета и искусственного кварца языком, то по ощущениям поверхность самоцвета всегда будет более холодной. Существуют и другие способы, однако их обычно используют ювелиры.
Другие интересные факты, касающиеся кварца
Существует мнение, что кварц обладает лечебными и магическими свойствами. Так, существует даже методика лечения человека с помощью самоцветов – литотерапия. Некоторые считают, что кварц предотвращает простудные заболевания, а также другие заболевания дыхательных путей. В народной медицине используют воду, которую настаивают на кварце, т.н. «кварцевую воду» для омоложения, в качестве примочек и компрессов при ожогах и кожных заболеваниях.
По поверьям кварц, вне зависимости от своей разновидности, притягивает любовь, удачу, успех и материальные блага, а также, помимо этого, каждый минерал группы кварца также обладает и целым спектром магических свойств, присущих только ему.
Астрологи считают, что некоторые знаки Зодиака могут использовать изделия из кварца в качестве амулетов и оберегов, а некоторые нет. Так, изделия из кварца подходят Скорпионам, Весам, Водолеям, Тельцам, Овнам, Львам и Стрельцам и не подходят Девам и Близнецам.
Кварц — описание свойств минерала для детей 2 класса
Кварц называют владыкой царства минералов. Его считают одним из самых распространённых и многочисленных минералов, которые используются во всех сферах жизни людей, от первых орудий труда до космических кораблей.
С древних времён первые люди изготавливали из кварца различные орудия труда. Это было 9 тысяч лет до нашей эры. О нём есть сведения в научных работах античных мудрецов. Из кварца делали шары и линзы, которые использовали в храмах, при их пересечении с лучами солнца в разное время зажигались жертвенники. В буддийской философии кристаллы кварца обозначают вершину эволюции материального мира.
Кварц не проводит электрический ток. Это твёрдый минерал, ему присуща особая термостойкость. Большую популярность этот материал завоевал в изготовлении оптического стекла для бытовой и промышленной техники. Кварцевое стекло прозрачно, используется в радиотехнике и оптике. Он есть везде, на всех континентах Земли.
Кварц делится на аметист, цитрин, горный хрусталь, а также морион, халцедон, агат, кремень, тигровый глаз, опал и оникс. Этот материал ещё не полностью изучен, его трудно переоценить. Большой вклад в изучение кварца внёс Михаил Ломоносов, который проводил немало опытов, чтобы добиться идеальной прозрачности этого минерала. В настоящее время кварц синтезируют искусственным способом. Такой материал считают намного красивее и чище. Искусственным путём был создан и синий кварц.
Кварц – твёрдый материал, который можно обрабатывать разными способами. Самыми качественными являются кварцевые часы, так как этот материал считается самым надёжным и долговечным. Как сырьё его используют в стекольной промышленности, в различных оптических приборах и генераторах. Его признают самым полезным микроэлементом в пищеварении. Им лечат диабет и астму. Многие племена и сегодня едят глину и землю, что является отличной добавкой к пище. Так спасались дикие племена, заблудившиеся в джунглях Амазонки. Также кварц в виде глины используют для различных масок. Кварц присутствует во многих продуктах: клубнике, спарже, фасоли.
Самый крупный в России кварц размером больше метра в высоту находится в музее горного института в Санкт-Петербурге. Уже несколько тысячелетий он известен людям. В районе Микены была обнаружена ваза из горного хрусталя (16 век до нашей эры), она отлично сохранилась до наших дней. В гробнице Тутанхамона лежали солнечные очки с линзами из кристаллов. И таких примеров множество.
Структура минерала
К числу основных полиморфных модификаций кварца кристаллического типа можно отнести:
Бета-кварц – наиболее распространённая природная форма, альфа-кварц в основном представлен в виде параморфозов первого по второму. Кристаллизация первой формы имеет каркасную кристаллическую структуру с основанием из киcлородно-кремневых тетраэдров с винтообразным расположением (левый/правый винтовой ход) относительно основной кристаллической формации.
В зависимости от этой особенности принято выделять левые и правые морфологично-структурные формы кварцевых кристаллов, которые отличаются внешне симметрией расположения граней. У альфа-кварца отсутствует центр и плоскость симметрии, за счёт чего минерал способен проявлять пироэлектрические и пьезоэлектрические свойства.
Среди прочих известных модификаций полиморфного кремнезёма можно выделить:
Кристаллический тетраэдр бета-кварца имеет две пары кислородных ионов, расположенных с вертикальным смещением относительно иона кремния (одна пара снизу, другая – сверху). Тетраэдровые формации располагаются по трём слоям на разной высоте. Вместе эти группы формируются в спирали – все спиральные элементы имеют завихрение в одну сторону.
Если рассматривать низкотемпературную альфа-модификацию, то структурно она не сильно отличается от бета-аналога. В процессе полиморфного преобразования высокотемпературной формы в низкотемпературную, кислородо-кремневые тетраэдры смещаются относительно центра, что приводит к уплотнению кристаллической решётки с нарушением её симметрии.
Таким образом, из шестерных осей образуются тройные, но связи между группами тетраэдров остаются неизменными. Также отсутствуют изменения в плане спирального заворота.
Применение минерала
Он относится к широко распространенным полезным ископаемым. Искусственный и натуральный кварц применение находят в следующих сферах:
Морфологические признаки
Типичной кристаллической формой в плане морфологии для кварца считается призма-шестигранник, имеющий с одного или обоих концов в зависимости от типа трёхгранной или шестигранной головки в форме пирамиды. Зачастую кристаллическая структура становится тоньше в направлении головки. Грани призмы имеют поперечные штрихи. Зачастую кристаллы имеют форму удлинённой призмы, в которой пара ромбоидов и гексагональная призма имеют развитые грани, образующие кристаллическую головку.
Намного реже встречаются дипирамидальные кристаллы псевдогексагональной формы. Часто кристаллы кварца правильной формы имеют сложную сдвоенную структуру с образованием двойниковых участков в соответствии с так называемыми дофинейским и бразильским законами
Это происходит не только по мере кристаллического роста, но также как результат внутренних преобразованиях на этапе бета-альфа полиморфных переходах при смене температурной среды. Такие процессы сопровождаются сжатием и некоторыми механическими деформациями.
Метаморфические и магматические кварцевые руды образованы в виде зёрен неправильной, изометрической формы, которые обычно срастаются с зернообразными образцами других минеральных пород. Часто кварцевые кристаллы инкрустируют миндалины и пустоты внутри эффузитивов.
Если рассматривать осадочные породы, то кварц встречается в их составе в виде жеодов (секреций/выделений), прожилков, конкреции, а также щёток короткопризматичных маленьких кристалликов внутри известняковых пустот. Нередко можно встретить кварц осадочного происхождения в виде обломков песка и гальки.
Виды минерала
Ученые разделили кварц на несколько видов по цвету и степени прозрачности. Существует два типа кварца – кристаллический, то есть, с кристаллическим строением, а так же, скрытокристаллический, не имеющий кристаллического строения.
Кристаллический кварц, это: аметист, бесцветный или розовый горный хрусталь, цитрин, волосатик, дымчатый кварц, или раухтопаз, морион.
Виды скрытокристаллического кварца: авантюрин, агат, белый кварц, аметистовый кварц, розовый кварц, карнеол, сердолик, празем, хризопраз, «кошачий глаз», гелиотроп, кахолонг, «соколиный глаз».
Физические характеристики и свойства
Свойства этого минерала и их проявления в целом многообразны, что обуславливает его вариативность и своего роде уникальность.
Механические характеристики
Согласно шкале относительной твёрдости Мооса кварц имеет эталонный показатель 7. Его плотность равна 2,65 единицам. Минерал относят к классу стеклоформирующих оксидов.
Нередко он становится основной составляющей однокомпонентного кварцевого стекла (формируется на основе чистого кремневого оксида путём плавления жильного кварца, кварцевого песка и горного хрусталя).
Как уже было сказано, кремневый диоксид имеет полиморфические свойства с более стабильной альфа-модификацией и высокотемпературной бета-модификацией.
Химические свойства
Минерал проявляет стойкость к химическому разложению (выветриванию). Не вступает в реакцию с большинством кислот. Исключение – HF (плавиковая кислота), в реакции с которой образуется SiF4 – летучее химическое соединение.
Вступает в реакцию с щелочными расплавами. Температура плавления составляет 1715-1725 oC. Точную температурную отметку плавления установить сложно, поскольку в расплавленном виде горная порода имеет высокую вязкость
Оптические характеристики
Минерал может иметь различную окраску. Зачастую кварц бесцветен, но также имеет сероватый и белый оттенок. Встречаются и цветные разновидности с различным окрасом.
Полупрозрачные или прозрачные формы имеют привлекательный окрас и ценятся по-особому – таким образцам присвоены отдельные названия (какие основные разновидности и названия существуют, мы рассмотрим далее).
Помимо полупрозрачных и прозрачных кристаллических образцов встречаются кристаллы с аллохроматическим окрасом, обусловленным включениями других минеральных пород. Эти формы также имеют собственные наименования.
К примеру, авантюрин представляет собой красно-буроватый или жёлтый кварцевый образец, содержащий мельчайшие частицы железной слюдки Fe2O3 и слюды, за счёт чего такая порода имеет мерцающий отлив. Ещё один образец, относящийся к кварцевой руде, празем, имеет зеленоватый оттенок и включения иглообразных частичек актинолита.
В недрах гидротермальных пород часто обнаруживают кварц молочно-белого оттенка. Зачастую в жидком включении имеются подвижные газовые пузырьки либо кристаллики хлорида натрия. В процессе нагревания такие пузырьки растворяются, а кристаллики растворяются, что формирует однородную жидкостную фазу.
При последующем охлаждении образец снова приобретает неоднородную структуру. Эта особенность позволяет понять, при каком температурном режиме происходил захват жидкостной фазы в ходе кристаллизации.
Существуют и другие причины формирования таких уникальных кварцевых кристаллов в молочно-белом цвете. К одной из них относится эффект повреждения ледовой поверхности (при ударе твёрдым предметом в месте удара образуется бело-молочный след). То же самое происходит и с таким кварцем при его механическом повреждении.
Помимо прочего минерал не даёт черты, имеет кристаллический, стеклянный блеск на каждой грани. На изломе имеется жирноватый отлив. Все образцы кварца просвечивают в той или иной степени (намного реже в природе встречаются полностью прозрачные разности). Оптически камень имеет одноосный, положительный вид (Nm – 1,54, Ng – 1,53). Плоскость поляризации может вращаться в разные стороны, что обусловлено левым или правым завихрением спирали.
Другие свойства и характеристики
Кварцевые кристаллы пропускают лучи ультрафиолета и под влиянием механических напряжений приобретают свойства пьезоэлектризации (внутри структуры возникают электрозаряды).
Электрические оси имеют сдвоенную структуру. При этом конец оси, упирающийся в ребро, имеет отрицательную электризацию, а другой конец – положительную, соответственно. Кварцевое стекло отличается пониженным коэффициентом расширения, кислотоупорностью и возможностью пропускать УФ-лучи.
Отвечает трём законам двойникования:
Метафизика кварца
Было бы удивительно, если бы такой распространенный в природе камень, как кварц, не использовали бы в мистических ритуалах. Магические свойства камня, его сильная энергетика, давно привлекают служителей культа, жрецов, и эзотериков.
Всемирно известный магический кристалл, хранящийся в Вашингтонском Национальном музее естественной истории, есть не что иное, как хрустальный шар, одна из разновидностей кварца. Магические свойства минерала как нельзя лучше можно проиллюстрировать на примере этого экспоната.
В средние века магический кристалл, сделанный из кристаллического материала – бесцветного кварца, стекла или берилла в форме шара, использовали для того, чтобы увидеть прошлое, будущее, и настоящие события, происходящие на далеких расстояниях. Поэтому предмет этот имел еще одно название – «камень видения».
Когда впервые был изготовлен и применен магический кристалл – не известно. Люди, для достижения цели или получения необходимой информации, издавна обращались за помощью к предметам и явлениям, которые вызывали у них почтительный трепет или священный страх. Гадания или чародейство с использованием горного хрусталя круглой формы практиковалось еще в античные времена, и даже христианство, запрещающее магию и чародейство, не смогло победить в людях страсть к этим занятиям.
Историкам известно, что жрецы древних кельтов, живших на территории современной Великобритании, уже во II тысячелетии до нашей эры использовали магические свойства кристаллов для предсказания будущих событий. Скорее всего, в результате распространения христианства оккультные науки утратили былую популярность, однако уже в середине 500-х годов нашей эры о них вспомнили, и магические кристаллы вновь начали использовать в прежних целях.
Магические свойства кристаллов, магические кристаллы использовали не только астрологи и эзотерики. В средневековой Европе было немало шарлатанов, которые выдавали себя за ясновидящих и прорицателей, способных заглянуть в прошлое и будущее. Положить конец их деятельности смогла только инквизиция.
В то же время, были и есть в обществе настоящие ясновидящие и прорицатели, действительно обладающие необычными способностями. Многие из них могли предсказывать будущее и без магического кристалла, гадали на картах Таро, применяли прочие средства, а шары из стекла, хрусталя или берилла использовали исключительно для того, чтобы придать своим действиям больше таинственности и загадочности. К таким методам нередко прибегают и современные экстрасенсы и целители, а так же люди, выдающие себя за таковых.
Магические свойства кварца использовали и медиумы для общения с душами умерши людей, ангелами или демонами. Считалось, что магический кристалл позволяет увидеть их неясные очертания, но при этом не дает четкого изображения, и таким образом, оберегает контактера от опасности.
Британский ученый астроном, астролог, алхимик и географ Джон Ди, живший в 16-17 веках, применял магический шар в своих изысканиях в сфере алхимии и геометрической философии. При этом он утверждал, что кристалл ему подарил ангел, и сейчас он использует его для поддержания связи с ним.
Современник Джона Ли — алхимик и целитель Парацельс пытался разоблачить его и его последователей, он высказал мнение о том, что кристальный шар, благодаря своей структуре, может вступать во взаимодействие с магнетизмом человека и вызвать, таким образом, различные видения. Как бы там ни было, люди продолжают верить в то, во что желают, и иногда действительно получают ответы на волнующие их вопросы от шаров, хрустальных линз и прочих эзотерических атрибутов.
Современные астрологи и маги не забыли теорию Парацельса, следуя его учению, они так же утверждают, что кварц оказывает на человека сильное воздействие, буквально программирует его на совершение тех или иных поступков.
По их убеждению, розовый кварц избавляет своего владельца от излишней эмоциональности и обидчивости. Благодаря этому минералу, человек становится более уравновешенным и непроницаемым для негативных воздействий, при этом сам он получает возможность давать окружающим нужные советы.
Он считают, что кварц необходим и лидерам общества, благодаря ему, успех гарантирован не только отдельной личности, но и всей группе в целом. Поэтому украшения с кварцем просто необходимо иметь руководителям предприятий и частного бизнеса.
Кварц зеленого или желтого цвета снимает усталость, раздражительность, сонливость, устраняет страхи и депрессивные состояния, придает уверенности в своих силах и в успех.
Украшения с розовым или дымчатым кварцем следует носить людям с ранимой душой и мнительным характером. Им минерал поможет справиться с сомнениями, неуверенностью и страхами.
Натуральный кварц красного цвета считается приворотным камнем, помогающим вернуть любовь, сделать отношения гармоничными и долговечными. Людям, не имеющим пары, он поможет найти свою вторую половину.
Людям творческим кварц дает вдохновение, усиливает воображение и чувство вкуса, очищает мысли от негатива, выводит на первое место положительные свойства характера. Магические свойства кварца усилятся, если оправить его в серебро.
Литотерапевты указывают на целебные свойства кварца. Чаще всего для лечения болезней используют кварцевую воду, которую легко сделать дома, поместив в нее кристаллы кварца. Вода становится целебной уже через сутки – ее можно применять для лечения кожных болезней, заболеваний органов дыхания, ушибов, ожогов и ран. В косметологии кварцевую воду используют для омоложения и восстановления кожи.
Разновидности
Рассмотрим основные, наиболее примечательные разновидности минерала:
МЕСТОРОЖДЕНИЯ КВАРЦА
Прозрачные кристаллы впервые нашли в Альпах.
Название “хрусталь” происходит от древнегреческого κρύσταλλος (“кристаллос”) — лед.
Корнуэльских и бристольских алмазов не существует: это просто горный хрусталь, который нашли в Бристоле или Корнуолле.
Кварц также производят методом синтеза:
Рекомендуем: Сказочные узоры МОХОВОГО АГАТА
Месторождения в России
В России много мест, где добывают кварц:
Месторождения в мире
Применение кварца
В настоящее время кварц является одним из самых ценных минералов. Его используют при производстве многих оптических приборов, а также при создании средств связи, таких как радио и телефон.
Кварц широко используется при создании ювелирных украшений. Благодаря своему главному свойству он используется и для военных нужд (кварцевый резонатор). Также в настоящее время кварц используют как источник ультразвука в промышленных и медицинских исследовательских и даже бытовых приборах.