石英

石英是一种坚硬的结晶矿物，由二氧化硅（二氧化硅）组成。 原子连接在 SiO4 硅氧四面体的连续骨架中，每个氧在两个四面体之间共享，给出 SiO2 的整体化学式。 石英是地球大陆地壳中第二丰富的矿物，仅次于长石。

石英以两种形式存在，普通的α-石英和高温的β-石英，两者都是手性的。 从 α-石英到 β-石英的转变在 573°C（846K；1,063°F）时突然发生。 由于转变伴随着体积的显着变化，它很容易在超过这个温度阈值的情况下诱发陶瓷或岩石的微破裂。

石英有许多不同的品种，其中有几种被归类为宝石。 自古以来，各种石英一直是制作珠宝和硬石雕刻品时最常用的矿物，尤其是在欧亚大陆。

石英是定义莫氏硬度值为 7 的矿物，这是一种用于确定材料耐磨硬度的定性划痕方法。

quartz 一词源自德语单词 Quarz，它在 14 世纪上半叶的中古高地德语和中东部德语中具有相同的形式，并且来自波兰方言术语 kwardy，对应于捷克语术语 tvrdý （难的）。

古希腊人将石英称为 κρύσταλλος (krustallos)，源自古希腊语 κρύος (kruos)，意思是冰冷，因为一些哲学家（包括 Theophrastus）显然认为这种矿物是一种过冷冰。 今天，术语水晶有时被用作透明粗晶石英的替代名称。

石英在室温下属于三方晶系，在 573°C (846K; 1,063°F) 以上属于六方晶系。 理想的晶体形状是六棱柱，两端各有六棱锥。 在自然界中，石英晶体通常与相邻的石英或其他矿物晶体孪生（双右手和左手石英晶体）、扭曲或共生，以致仅显示出这种形状的一部分，或者完全没有明显的晶面 并显得庞大。 良好形成的晶体通常形成晶簇（一层晶体排列在空隙中），其中石英晶洞是特别好的例子。 晶体的一端附着在封闭的岩石上，只有一个终端金字塔存在。 然而，双端晶体确实会出现在它们自由发展而没有附着的地方，例如，在石膏中。

α-石英在三方晶系中结晶，空间群 P3121 或 P3221（分别为空间群 152 或 154）取决于手性。 在 573°C（846K；1,063°F）以上，P3121 中的 α-石英变成更对称的六方晶系 P6422（空间群 181），而 P3221 中的 α-石英进入空间群 P6222（第 180 号）。 这些空间群是真正的手性空间群（它们各自属于 11 个对映体对）。 α-石英和 β-石英都是由非手性结构单元（在本例中为 SiO4 四面体）组成的手性晶体结构的例子。 α-和 β-石英之间的转变只涉及四面体相对于彼此相对较小的旋转，而它们的连接方式没有变化。 然而，在这个转变过程中体积发生了显着变化，这可能导致陶瓷和地壳岩石中出现显着的微裂纹。

• α-石英的晶体结构（红球是氧，灰色是硅）
• β-石英

尽管历史上许多品种名称都源于矿物的颜色，但当前的科学命名方案主要是指矿物的微观结构。 颜色是隐晶矿物的次要标识符，但它是粗晶矿物的主要标识符。

纯石英，传统上称为水晶或透明石英，无色透明或半透明，常用于硬石雕刻，例如 Lothair 水晶。 常见的有色品种包括黄水晶、蔷薇石英、紫水晶、烟晶、乳白石英等。 这些颜色差异是由杂质的存在引起的，这些杂质会改变分子轨道，导致在可见光谱中发生一些电子跃迁，从而产生颜色。

石英类型之间最重要的区别是微晶（肉眼可见的单个晶体）和微晶或隐晶变种（只有在高倍放大下才能看到的晶体聚集体）。 隐晶质品种要么是半透明的，要么大部分是不透明的，而透明品种往往是粗晶质的。