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Quarzo

 

Descrizione

Il quarzo (diossido di silicio, SiO2, dal tedesco Quarz) è il minerale più abbondante nella crosta terrestre (circa il 12% del suo volume). 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 scongelato.

 

Cenni storici

Tra le molteplici varietà di quarzo, l'ametista 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 colore del vino e la proprietà 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 bicchiere 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 popolo 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 anche ricordato che sette delle dodici gemme del «Razionale» (un pettorale sacro portato dagli antichi sacerdoti ebraici) ognuna delle quali rappresentava una qualità del Dio, erano varietà di quarzo: la sardonica, il citrino, il diaspro, la corniola, l'ametista e l'onice.


Abito cristallino

Il quarzo presenta una struttura cristallina trigonale costituita da tetraedri silicio-ossigeno uniti tra loro per i 4 vertici a formare delle spirali ad andamento destro o sinistro. In alcuni cristalli le parti cristalline destre o sinistre coesistono a formare i geminati. La durezza è 7 sulla scala di Mohs. L'"habitus" (la forma) è quello di un prisma esagonale con ai vertici le facce di due romboedri disposte in modo tale da simulare una bipiramide esagonale.

Il quarzo è solo una delle 19 fasi cristalline della silice e cristallizza secondo due impalcature atomiche distinte, conosciute come quarzo-α e quarzo-β.

Quello comunemente rinvenuto è sempre quarzo alfa perché a temperatura e pressione ambiente anche il quarzo beta si trasforma in alfa (per riarrangiamento del reticolo). I cristalli di quarzo alfa, mancando del centro di simmetria, presentano individui destri e sinistri. Il senso del cristallo è spesso individuabile dalla presenza di una piccola faccetta trapezoedrica situata tra il prisma esagono e il romboedro della piramide esagonale.

Ad alta pressione il quarzo si trasforma in tridimite, un minerale con la stessa composizione ma con un reticolo 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).


Origine e giacitura

Il quarzo è un costituente comune delle rocce magmatiche intrusive acide dette in passato rocce sialiche, tra le quali il più conosciuto è il granito; è abbondante anche come componente delle rocce sedimentarie, preferenzialmente nelle arenarie a causa della sua elevata resistenza alla degradazione chimica da parte agenti atmosferici ed alla sua insolubilità all'acqua e nelle rocce metamorfiche.


Forma in cui si presenta in natura

Essendo uno dei minerali della crosta terrestre più comuni, 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 che, 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 e primario per le varietà macrocristalline. Questo, comunque, non è sempre riscontrabile.


Oltre al quarzo ialino, perfettamente incolore e limpido, vi sono numerose altre varietà di quarzo:

- Calcedonio: ogni quarzo criptocristallino, sebbene usato generalmente solo per il materiale bianco o leggermente colorato. Negli altri casi si usano 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 e, usualmente, fortemente colorato;

- Avventurina: calcedonio traslucido con piccole inclusioni (normalmente miche o cloriti) che riflettono la luce causando il fenomeno dell'avventurescenza;

- Occhio di tigre: quarzo a struttura fibrosa, che presenta un effetto particolare detto gatteggiamento;

- Cristallo di rocca o Quarzo ialino: trasparente, incolore e limpido;

- Ametista: (dal greco "contro l'ubriachezza") violetto, più o meno trasparente, anche in campioni ben cristallizzati; deve il colore alla presenza di piccole concentrazioni di ferro bivalente; riscaldato si trasforma in citrino;

- Quarzo citrino: dal giallo al rosso arancio, più comunemente giallo verdastro, raramente in campioni ben cristallizzati; si forma per riscaldamento, anche artificiale, dell'ametista per ossidazione del ferro. I campioni naturali sono spesso bicolori (viola e arancioni) e prendono il nome gemmologico di ametrini;

- Quarzo rosa: colorazione rosa, usualmente traslucido, raramente in campioni ben cristallizzati; deve il colore a piccole percentuali di manganese;

- Quarzo latteo: colore bianco, da traslucente a opaco;

- Quarzo affumicato: marrone, trasparente. L'opacità è spesso dovuta a danni da radiazione nella struttura del reticolo cristallino;

- Morione: è così denominata la varietà affumicata particolarmente scura, di colore nero;

- Corniola: calcedonio arancio rossastro, traslucente.

 

Quando nel quarzo sono presenti inclusioni microscopiche di altri minerali a simmetria esagonale, si può produrre un effetto di asterismo.

Non tutte le varietà di quarzo sono presenti in natura. La prasiolite, 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.
La corniola viene frequentemente trattato con il calore per aumentarne l'intensità del colore.

Dato che i quarzi naturali sono molto spesso geminati e quindi in molti casi non utilizzabili industrialmente, la maggior parte del quarzo utilizzato dall'industria è sintetico.
Cristalli di grandi dimensioni, perfetti e non geminati, vengono prodotti in una autoclave attraverso un processo idrotermale, chiamato metodo Spezia, dal nome del suo inventore, l'ingegnere ossolano Giorgio Spezia: anche gli smeraldi sintetici sono prodotti in questo modo.


Proprietà fisiche e loro sfruttamento

Alcune proprietà fisiche dei cristalli di quarzo sono la piezoelettricità e la piroelettricità (ovvero la capacità di polarizzare elettricamente le facce opposte del cristallo, in seguito ad una deformazione meccanica come la compressione o dopo riscaldamento). Tali proprietà sono sfruttate dagli oscillatori al quarzo, utilizzati in moltissime apparecchiature elettroniche fra le quali gli orologi al quarzo, le radio e praticamente tutti gli apparecchi digitali.

Per le sue proprietà fisico-meccaniche il quarzo è ampiamente utilizzato nell'industria dei rivestimenti, pavimentazioni, piani da lavoro sotto forma di agglomerato in lastre di spessore variabile.

Per le sue caratteristiche ottiche di elevata trasmissibilità nel visibile e soprattutto nell'ultravioletto, il quarzo viene usato per realizzare parti ottiche per usi scientifici e cuvette per spettrofotometri e spettrofotofluorimetri.

Per le sue caratteristiche di resistenza alle alte temperature (oltre che di trasparenza) viene utilizzato per realizzare i bulbi delle comuni lampade alogene.

Nell'uso domestico ritroviamo il quarzo anche in detersivi e dentifrici. Un settore industriale in cui il quarzo viene impiegato è quello tecnologico per la fabbricazione di generatori di ultrasuoni.

 

 

 

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