石英

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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...

石英

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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。

词源

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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)。

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。

晶习与结构

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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

品种(按微观结构)

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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。

石英

品种(按颜色)

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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、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。

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词条目录
  1. 石英
  2. 词源
  3. 晶习与结构
  4. 品种(按微观结构)
  5. 品种(按颜色)

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