Kuartzo

Kuartzoa silizio- eta oxigeno-atomoz osatutako mineral kristalino gogorra da. Atomoak SiO4-ren silizio-oxigenozko tetraedro-egitura jarraitu batean lotuta daude, eta oxigeno bakoitza bi tetraedroren artean banatzen delarik, SiO2-aren formula kimiko orokor bat ematen du. Kuartzoa kontinente-lurrazaleko bigarren mineralik ugariena da, feldespatoaren atzetik.

Kuartzoa bi formatan ager daiteke: α kuartzoa (normala) eta β kuartzoa (tenperatura altukoa), biak kiralak izanik. α kuartzoaren β kuartzorako eraldaketa 573 °C-an gertatzen da bat-batean (846 K; 1063 °F). Eraldaketarekin batera bolumen-aldaketa nabarmena gertatzen denez, erraz eragin dezake tenperatura-atalase hori zeharkatzen duten zeramikaren edo arroken haustura.

Hainbat kuartzo-aldaera daude, eta horietako batzuk harribitxi eta erdi-bitxiak dira. Antzinatik, kuartzo-aldaerak izan dira harri gogorreko bitxiak eta tailuak egiteko mineral erabilienak, bereziki Eurasian. Kuartzoa Mohs gogortasun-eskalan 7 balioa hartzen duen minerala da. Mohs eskala material baten gogortasuna zehazteko marratze-metodo kualitatiboa da.

Izenaren jatorria 
Kuartzo hitza alemanezko Quarz hitzetik eratorria da. Horrez gain, Poloniako dialekto bateko kwardy terminoan ere badu jatorria, txekieraz 'gogorra' esan nahi duena. Beste teoria batek dio kuartzo hitza grekerazko kristallos hitzetik datorrela eta, 'izotza' esan nahi duena. Izan ere, antzinako grekoek uste zuten kuartzoa urtu ezin zen izotza zela. Gaur egun, harkaitzezko kristal terminoa kuartzo-formarik garbienetarako izen alternatibo bezala erabiltzen da batzuetan.

Kristal-habitua eta -egitura 
Kuartzoa kristal trigonaleko sistemari dagokio. Kristal-forma ideala sei aldeko prisma da, mutur bakoitzean sei aldeko piramideekin amaitzen dena. Naturan, kuartzo-kristalak maklatuta, distortsionatuta, edo kuartzozko edo beste mineral batzuetako alboko kristalekin gurutzatuta agertzen dira.

Ongi eratutako kristalak mugarik gabeko hazkundea duten guneetan eratzen dira; normalean, kristalak matrize bati lotuta daude beste muturrean, eta amaiera-piramide bat baino ez dago. Hala ere, bi bukaerako kristalak sortzen dira aske garatzen diren lekuan, adibidez, igeltsuan. Kristal horiek kuartzozko geodaren barruko hutsunean daude, geruza bat osatzen.

Kuartzoa kristal trigonaleko sisteman kristaltzen da, P3121 edo P3221 talde espazialetan, kiraltasunaren arabera. Kuartzoak sistema hexagonala du, P6222 eta P6424 talde espazialek osatua. α kuartzoen eta β kuartzoen arteko eraldaketak tetraedroen arteko biraketa baino ez du eragiten, forma aldatu gabe

Aldaerak 
Kuartzoan hainbat aldaera bereiz daitezke, eta aldaerak hiru taldetan banatu dira: polimorfoak, mikroegituraren araberakoak eta kolorearen araberakoak.

Polimorfoak 
Polimorfoak konposizio kimiko berdina baina egitura ezberdina duten mineralak dira. Kuartzoaren polimorfoak hurrengoak dira: α kuartzoa (baxua), β kuartzoa, tridimita, moganita, kristobalita, coesita, stishovita eta letxatelierita.

Tridimita eta kristobalita tenperatura altuko SiO2-aren polimorfoak dira, silize kantitate altuko harri bolkanikoetan aurkitzen direnak. Koesita, SiO2-aren polimorfo trinkoagoa da, meteoritoen inpaktua gertatu den toki batzuetan eta lurrazaleko ohikoak direnak baino presio altuagoetan eratutako harri metamorfikoetan azaltzen dena. Stishovita SiO2-aren polimorfo bat da, are trinkoagoa eta presio handiagokoa, meteoritoek talka egiten duten toki batzuetan baino azaltzen ez dena. Letxatelierita silize amorfoko SiO2-zko beira da.

Mikroegituraren araberakoak 
Kuartzo-aldaeren izen asko historikoki mineralaren koloretik sortu ziren arren, gaur egungo izenen eskema zientifikoak nagusiki mineralaren mikroegituran oinarritutakoak dira. Kolorea bigarren mailako identifikatzailea da mineral kriptokristalinoetarako, baina identifikatzaile nagusia da aldaera makrokristalinoetarako.

Kolorearen araberakoak 
Kuartzo purua, tradizionalki kuartzo garbi deritzona, kolorgea eta gardena da. Ohiko kolore-aldaerak zitrina, kuartzo arrosa, amatista, kuartzo ketua eta esne itxurako kuartzo dira, beste batzuen artean. Kolore-bereizketak orbital molekularrak aldatzen dituzten ezpurutasunen presentziaren ondorioz sortzen dira espektro ikusgaian, eta koloreak eragiten dituzten trantsizio elektroniko batzuk gertatzea eragiten dute.

Amatista 
Amatista kuartzo-aldaera bat da, bioleta bizi distiratsu batetik hasi eta labanda tonu ilun edo opaku bateraino aldatzen dena. Munduko amatistarik handienak Brasil, Mexiko, Uruguai, Errusia, Frantzia, Namibia eta Marokon daude. Batzuetan, amatista eta zitrinoa kristal berean hazten dira. Hazkunde mota horri ametrina deritzo. Amatistak sortzeko, burdina behar da.

Kuartzo urdina 
Kuartzo urdinak magnesio-riebeckita haritsua edo crocidolita-inklusioak ditu.

Dumortierita kuartzoa 
Kuartzo zatien barruan dumortierita minerala sartzen denean, sarri, tonu urdina duten zeta itxurako orbanak sortzen dira, purpura eta gris kolorea igortzen duten tonuez gain. Dumortierita kuartzoak (batzuetan kuartzo urdin esaten zaiona), batzuetan, kolore argi eta iluneko gune kontrastagarriak erakusten ditu azalera osoan zehar. Kuartzo dumorteritaren forma batzuekiko interesa Indian eta Estatu Batuetan agertu zen bereziki bildumatzeko moduko harri preziatu bezala.

Zitrina 
Zitrina kuartzo-aldaera bat da, burdina-ezpurutasunengatik hori zurbil eta marroi arteko kolorea duena. Zitrina naturalak arraroak dira; zitrina komertzial gehienak termikoki tratatutako amatistak edo kuartzo ketuak dira. Hala ere, termikoki tratatutako amatista batek lerro txikiak izango ditu kristalean, zitrina natural baten itxura uherra edo ketsua izan beharrean. Ia ezinezkoa da zitrina moztua eta topazio horia begi-bistaz bereiztea, baina gogortasunean ezberdinak dira. Brasil da zitrina-ekoizle nagusia, eta haren ekoizpenaren zati handi bat Rio Grande do Sul estatutik dator. Izena latinezko citrinaque hitzetik dator, horia esan nahi duena, eta, era berean, zunda hitzaren jatorria ere bada. Batzuetan, zitrina eta amatista elkarrekin aurki daitezke kristal berean, ametrina esaten zaiona. Zitrinari merkatariaren harria edo diruaren harria ere esaten zitzaion behinola, oparotasuna ekarriko zuela esaten baitzen.

Kuartzo esnekara 
Kuartzo esnekara edo esne itxurako kuartzoa kuartzo kristalinoaren aldaerarik ohikoena da. Kolore zuria kristalen eraketan harrapatutako gas, likido edo bien inklusio ñimiñoek eragiten dute. Horrek aplikazio optikoetarako eta kalitatezko harribitxietarako balio txikikoa izatea eragiten du.

Kuartzo arrosa 
Kuartzo arrosa arrosa eta gorri koloredun kuartzo mota da. Oro har, uste da haren kolorea titanio-, burdina- edo manganeso-arrastoen ondorio dela. Kuartzo arrosa batzuek errutilo-orratz batzuk dituzte. Orratz horiek asterismo bat eragiten dute igorritako argian.

Gainera, kuartzo arrosa mota bitxi bat dago, kuartzo arrosa kristalinoa ere deritzona. Haren kolorea, ustez, fosfato- edo aluminio-arrastoek eragiten dute. Kristalen kolorea, itxuraz, fotosentikorra da, eta koloregabetu egin daiteke.

Kuartzo ketua 
Kuartzo ketua gris zeharrargitsua den kuartzo mota da. Oso gardena izatetik ia opakua izatera alda daiteke. Batzuk beltzak ere izan daitezke.

Prasiolita 
Prasiolita, bermarina ere esaten zaiona, kolore berdeko kuartzo-aldaera bat da. Naturan arraroa den minerala da; kuartzo berde gehiena termikoki tratatutako amatista izaten da.

Piezoelektrizitatea 
Kuartzozko kristal-mota batzuek propietate piezoelektrikoak dituzte; potentzial elektriko bat garatzen dute tentsio mekanikoa aplikatu ondoren. Kuartzozko erlojua, kuartzo minerala erabiltzen duen gailu familiarra da. Kuartzoa tenperatura altuetan kristaltzen bada, β kuartzoa izango da, baina tenperaturak jaisten badira, berriz, α kuartzo bilakatzen da; horrela, piezoelektrizitatea galtzen du eta ezin daiteke kuartzo hori erabili erlojuak egiteko.

Mineral-hobiak 
Kuartzoa aire zabaleko meategietatik ustiatzen da. Mineral-hobietan, gutxitan erabili ohi dituzte lehergailuak kuartzozko zain sakonak ustiatzeko. Horren arrazoia da, kuartzoa bere gogortasunagatik ezaguna den arren, bat-batean tenperatura-aldaketa baten eraginpean jartzen bada, erraz eraldatzen dela, leherketa batean bezala.

Balio ekonomikoa eta erabilgarritasuna 
Kuartzoa garrantzi ekonomiko handiko minerala da, erabilera asko baititu. Haren propietate piezoelektrikoagatik erlojugintzan erabiltzen da zehaztasun handiko manometroak egiteko edota uhinak egonkortzeko. Beiren, esmalteen eta portzelanen ekoizpenerako erabiltzen da, baita harribitxi bezala ere.

Tratamendu sintetikoak eta artifizialak 

Kuartzo-aldaera guztiak ez dira naturalak. Kuartzo gardeneko kristal batzuk beroarekin edo gamma-irradiazioarekin trata daitezke, berez sortuko ez litzatekeen kolorea sortzeko. Tratamendu horiekiko sentikortasuna kuartzoa atera zen lekuaren araberakoa da.

Prasiolita, oliba kolorekoa, tratamendu termikoaren bidez sortzen da; hala ere, Poloniako Silesia Beherean ere aurkitu da prasiolita naturala. Zitrina modu naturalean ager daitekeen arren, askotan amatistaren edo kuartzo ketuaren tratamendu termikoen emaitza da. Kornalinari tratamendu termiko orokorra egiten zaio, kolore gehiago izan ditzan.

Kuartzo sintetikoa industrian erabiltzeko sortzen da. Monokristal handi eta paregabeak autoklabe batean sintetizatzen dira prozesu hidrotermalaren bidez. Gainera, beste kristal batzuk bezala, kuartzoa metalezko lurrinez estalita egon daiteke, eta, orduan, distira erakargarri bat edukitzen du.

Historia 
Kuartzoa, materialik ohikoena da Australiako aborigenen mitologian. Europako hilerrietan ere aurkitzen da kuartzoa, Irlandan adibidez, Newgrange edo Carrowmore bezalako hileta-testuinguruetan. Kuartzorako irlandar hitza grianchloch da, 'Eguzki-harria' esan nahi duena. Kuartzoa historiaurreko Irlandan ere erabili zen, baina baita beste herrialde askotan ere, harrizko tresnak egiteko; kuartzo zein harkaitz-kristala historiaurreko herrien teknologia litikoen bidez zizelkatuta ageri dira.

Jadea, antzinatik, zizelkatzeko harririk preziatuena izan zen Ekialdeko Asian eta Amerika Aurrekolombinoan, baina Europan eta Ekialde Ertainean kuartzo-aldaera ezberdinak izan ziren ohikoenak harri gogorreko hainbat bitxi motatarako, grabatutako harribitxi eta kameo harribitxiak, harkaitz-kristalezko pitxerrak eta edalontzi bitxiak, adibidez. Tradizioz, XIX. mendearen erdialdera arte oso baloratuak izan ziren objektuak ekoizten jarraitu zuten, neurri handi batean, modatik pasa zen arte, bitxigintzan izan ezik.

Plinio Zaharra naturalista erromatarrak, kuartzoa, ‘urezko izotza’ zela uste zuen, etengabe izoztua denbora luzearen ondoren. Horrek zerikusia izan dezake kristal hitzarekin; izan ere, grezierazko κρla σταλλος hitzetik dator eta 'izotza' esan nahi du. Ideia hori babestu zuen esanez kuartzoa glaziarretatik gertu dagoela Alpeetan, baina ez mendi bolkanikoetan, eta kuartzozko kristal handiak esferatan sortu zirela eskuak hozteko. Ideia horrek gutxienez XVII. mendera arte iraun zuen. Plinio Zaharra kuartzoak argia espektro batean zatitzeko duen ahalmenaz jabetu zen.

XVII. mendean Nicolas Stenok kuartzoari buruz egindako ikerketen ondorioz, kristalografia modernorako bidea erraztu zuen. Kuartzozko kristal baten tamaina edo forma edozein direlarik, haren prismen aurpegi luzeak beti 60 graduko angelu perfektua osatzen zuela ikusi zuen.

Kuartzoaren propietate piezoelektrikoak Jacques eta Pierre Curiek aurkitu zituzten 1880an. George Washington Piercek kuartzozko kristalezko osziladoreak diseinatu eta patentatu zituen 1923an. Warren Marrisonek lehen kuartzozko erloju oszilatzailea sortu zuen Cady eta Pierceren lanean oinarrituta 1927an.

Kuartzoa sintetizatzeko ahaleginak XIX. mendearen erdialdean hasi ziren: zientzialariak mineralak laborategi-balditzetan sortzen saiatu ziren, mineralak naturan sortzen zireneko baldintzak imitatzeko. Karl Emil von Schafhäutl geologo alemaniarra (1803-1890) kuartzoa sintetizatu zuen lehen pertsona izan zen, 1845ean kuartzo-kristal mikroskopikoak sortu zituenean. Hala ere, lehen ahalegin horietan sortutako kristalen kalitatea eta tamaina mugatu samarrak izan ziren.

1930eko hamarkadan, industria elektronikoa geratu zen kuartzo-kristalen menpe. Kristal onargarrien iturri bakarra Brasil izan zen, baina Bigarren Mundu Gerran Brasilen hornidurak eten ziren eta, beraz, hainbat nazio kuartzoa merkataritza-mailan sintetizatzen saiatu ziren. Richard Nacken mineralogista alemaniarrak (1884-1971) nolabaiteko arrakasta lortu zuen 1930 eta 1940ko hamarkadetan. Gerra ostean, laborategi asko kuartzozko kristal handiak lantzen saiatu ziren. Estatu Batuetan, Estatu Batuetako Armadako Seinaleen Kidegoak Bell Laboratories eta Brush Development Company kontratatu zituzten kristalak sintetizatzeko, Nackenen ereduari jarraituz.1948an Brush Development-ek 1,5 hazbeteko (3,8 cm) diametroa zuten kristalak garatu zituen, orain arteko handienak. 1950eko hamarkadan, sintesi hidrotermaleko teknikek kuartzo-kristal sintetikoak sortzen zituzten eskala industrialean, eta gaur egun industria elektroniko modernoan erabiltzen den ia kuartzo-kristal guztia sintetikoa da.

Erreferentziak

Ikus, gainera 
 Silikato
 Kuartzita

Kanpo estekak 

Kuartzoaren aldaerak
Dielektrikoak
Mineral trigonalak
Siliziodun mineralak
Oxigenodun mineralak