石英的知识介绍

2010-07-21 16:42 来源: 我的钢铁
石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,广泛应用于光学、玻璃、电子、化学及耐火材料等工业。
  硅的氧化物矿物成分为SiO2。主要指分布广泛的三方晶系的低温石英(α-石英)。当温度在573℃以上时,则成为六方晶系的高温石英(β-石 英)。低温石英晶体常呈带尖顶的六方柱状。柱面上有横纹,有左形晶与右形晶的区别。双晶很普遍,最常见的为道芬双晶和巴西双晶。通常呈晶族或粒状、块状集合体。纯净者为无色透明,但大多因含微量色素离子或细分散色裹体,或因具有色心而呈各种颜色,并使透明度降低。玻璃光泽,断口常呈油脂光泽。莫氏硬度7, 比重2.65。贝壳断口。具强压电性和旋光性。
  因粒度、颜色、包裹体等的不同而有许多变种:①显晶质的有:无色透明的水晶;紫色的紫水晶(俗称紫晶);烟黄,烟褐至近于黑色的茶晶、烟晶或墨 晶;浅黄色、透明的黄水晶;玫瑰红色的蔷薇石英(俗称芙蓉石);乳白色的乳石英。因含赤铁矿或云母等鳞片状包裹体而呈斑点状闪光的砂金石。②隐晶质变种 有:纤维状微晶组成的石髓(玉髓);胶体成因的玛瑙;由石英交代纤维状的石棉而成的虎睛石等。③隐晶质变种由粒状微晶组成,常含其他矿物的混入物,不透明,主要有燧石,灰至黑色(俗称火石)。碧玉,因含氧化铁杂质而呈暗红色或绿黄、青绿等色。大的石英晶体主要产于伟晶岩晶洞中;块状的常产于热液矿脉中;粒状石英是花岗岩、片麻岩和砂岩等许多岩石的主要矿物成分。除水晶、玛瑙等用作宝石或工艺材料外,较纯净的一般石英大量用作玻璃原料,研磨材料、硅质耐火 材料等。不纯的石英则是重要的建筑材料。
  物理性质
  晶系:六方晶系
  晶体:等轴状、柱状、六方双锥面形
  集合体型态:块状、粗粒状、钟乳状、结核状
  硬度:摩氏硬度为7
  解理/断口:贝壳状断口
  光泽:玻璃光泽
  颜色:无、白,带有点灰、黄到橙黄、紫、深紫、粉红、灰褐、褐、黑
  条痕:白色
  比重:2.65 ~ 2.66
  其他:(1)具脆性
  (2)具有热电性
  (3)折射率1.533 ~ 1.541,双折射率差0.009,色散0.013
  (4)石英具有强烈的压电性(Piezoelectric property),即用力敲击摩擦时会产生火花,这也就是燧石取火的方法。
  (5)石英内常见的包裹体有:发晶(Hair crystal)-主要是金红石;草入水晶-主要为电气石;水胆水晶-石英中有液态包裹体;青石英-内含浅蓝色金红石针状物;乳石英-由细水孔洞引起混浊 状;绿石英-由板状或碎片状的绿泥石组成,有时可能是绿色针状的阳起石;砂金石(Aventurine)-石英岩内部含有绿色或红褐色的云母细片,又名耀 石英,俗称东陵石。常见烟黑色至暗褐色的烟水晶,主要是这些岩类含有较多量具有放射性之铀、钍元素的关系。
  二氧化硅(SiO)的单晶体,又称水晶,有天然和人造的两种。石英晶体是一种重要的电子材料。沿一定方向切割的石英晶片,当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷,这种现象称为正压电效应。反之,当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变,这种现象称为逆压电效应。正、逆两 种效应合称为压电效应。石英晶体不仅具有压电效应,而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。用它设计制作的谐振器、振荡器和滤波器等,在稳频和选频方面都有突出的优点。
  1880年法国P.居里发现石英晶体的压电效应。直到第一次世界大战期间,石英晶体的压电效应才得到应用。由于天然石英资源短缺,人们研究用人工方法进行培育。1905年意大利学者用水热温差法制造出合成人造石英。1960年美国西方电气公司建立了第一个人造石英工厂,人造石英进入工业化生产阶段。现代用水热温差法培育的人造石英,质量已可与天然石英媲美,能满足电子技术的需要。
  在大气压力下,石英的熔点为1750[618-1]。在573[618-1]以下时称石英,属于三方晶系32点群;在 573~870[618-1]之间时称石英,属六方晶系622点群。石英和石英都具有压电效应,但现代广泛使用的是石英,它的密度为2.65克/厘米,莫 氏硬度为7。理想的石英晶体外形见图。它有一个三次旋转对称轴,三个互成120°夹角的二次旋转对称轴,三次轴与二次轴垂直。晶轴与三次轴平行,晶轴、和 [kg1]则分别与三个二次轴平行。[kg1]轴与轴重合,轴与轴重合。

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