معلومات عامة عن حجر الكوارتز
يعتبر الكوارتز (بالإنجليزية: Quartz) معدناً من المعادن الموزعة على نطاق واسع، وهو يتكون بشكل أساسي من السيليكا، أو ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)،[١] يتكون الكوارتز من أكثر عنصرين كيميائيين وفرة على وجه الأرض، وهما: الأكسجين والسيليكون، إذ تتحد ذرات الأكسجين والسيليكون فيه معًا على شكل هيكل رباعي السطوح، وتتصل هذه العناصر معًا لبناء البلورات؛ إذ تحتاج البلورة الواحدة إلى المليارات من هذه المركبات، وبشكل عام يعتبر الكوارتز مركباً كيميائياً نقياً تقريبًا، وله خصائص فيزيائية ثابتة،[٢] وقد توجد بداخله بعض الشوائب البسيطة؛ مثل: الليثيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والتيتانيوم، أما كلمة "كوارتز" فهي كلمة ألمانية قديمة لا يًعرف أصلها قد تم استخدامها لأول مرة من قبل جورجيوس أجريكولا عام 1530.[١]
أين يوجد الكوارتز؟
يشكل الكوارتز حوالي 12 في المائة من سطح الأرض وحوالي 20 في المائة من القشرة الأرضية،[٢] وبما أنه من أكثر المعادن وفرة وتوزيعًا على سطح الأرض، فهو موجود بكثرة في جميع أنحاء العالم، إذ يتشكل الكوارتز في جميع درجات الحرارة، كما يتوفر في الصخور النارية، والمتحولة، والرسوبية، وهو شديد المقاومة للعوامل الجوية الميكانيكية والكيميائية، مما يجعله المعدن المهيمن على قمم الجبال، والمكوّن الأساسي للشواطئ، والأنهار، ورمال الصحراء.[٣]
استخدامات الكوارتز
للكوارتز خصائص فيزيائية وكهربائية مميّزة كمقاومته للحرارة مما يساعد على استخدامه في المنتجات الإلكترونية، كما أنّ بريقه، ولونه، وشفافيته تجعله شائع الاستخدام كحجر كريم وفي صناعة الزجاج،[٣] كما أن له أهمية اقتصادية كبيرة،[١] وللكوارتز العديد من الاستخدامات ومن أهمها:
صناعة الزجاج
تؤدي العمليات الجيولوجية في بعض الأحيان إلى ترسيب الرمال التي تتكون من الكوارتز بنسبة 100% تقريبًا، وعادة يتم استخدام هذه الرواسب كمصدر لرمل السيليكا النقي، الذي يستخدم في صناعة الزجاج، إذ يستخدم رمل الكوارتز في إنتاج الأوعية الزجاجية، وزجاج الأطباق المسطح، والزجاج المتخصص، والألياف الزجاجية.[٣]
استخدام الكوارتز كمادة كاشطة
تعتبر الصلابة العالية من أهم الخصائص التي تميّز الكوارتز، ليعتبر أكثر صلابة من معظم المواد الطبيعية الأخرى، لهذا يُعد الكوارتز مادة كاشطة أو مادة سمنفرة ممتازة، إذ تُستخدم رمال الكوارتز، ورمل السيليكا الناعمة في السفع الرملي، وبعض المنظفات.[٣]
استخدام الكوارتز كرمل مسبك
يعد الكوارتز من المواد المقاومة للمواد الكيميائية والحرارة بشكل كبير، لذلك يُستخدم كرمل في أعمال السباكة، وبسبب ارتفاع درجة انصهاره مقارنة بغيره من المعادن يمكن استخدام الكوارتز كقالب أو كقلب في أعمال السباكة، ويجدر بالذكر هنا أن الطوب الحراري يُصنع غالباً من رمل الكوارتز بسبب مقاومته العالية للحرارة، كما يستخدم رمل الكوارتز كمادة تدفق لتعزي عملية الانصهار أثناء صهر المعادن.[٣]
استخدامات الكوارتز في صناعة البترول
يمتاز رمل الكوارتز بمقاومته العالية للسحق، وأثناء استخراج النفط والغاز الطبيعي يتم دفع ملاط الرمل أسفل آبار النفط والغاز تحت تأثير ضغوط مرتفعة جدًا في عملية تعرف باسم التكسير الهيدروليكي، ليسبب هذا الضغط العالي كسر صخور الخزان، وحقن ملاط الرمل في الكسور الناتجة، فحبيبات الرمل المتينة هذه تساعد على إبقاء الكسور مفتوحة حتى بعد زوال الضغط، مما يسهل من عملية تدفق الغاز الطبيعي إلى فتحة البئر.[٣]
استخدام الكوارتز في صناعة الساعات
يمكن لبعض المواد مثل السيراميك، والكريستال، والكوارتز إنتاج الكهرباء عند تعرضها لضغط ميكانيكي، ويُطلق على القدرة التي تمتلكها هذه المواد على تحويل الجهد من وإلى الضغط الميكانيكي بالكهرباء الانضغاطية، وتحافظ بلورات الكوارتز على معيار تردد دقيق، مما يساعد على تنظيم حركة الساعة، وهو ما يجعل الساعات دقيقة للغاية، ويُستخدم الكوارتز أيضًا في أجهزة الراديو، والمعالجات الدقيقة، والعديد من التطبيقات التكنولوجية والصناعية الأخرى.[٤]
استخدامات أخرى لرمل الكوارتز
يستخدم رمل الكوارتز كمادة حشو في صناعة المطاط، والطلاء، والمعجون، كما يتم استخدام حبيبات الكوارتز المغسولة والمفروزة بعناية كوسائط للترشيح وكحبيبات للتسقيف، وتستخدم رمال الكوارتز أيضًا للجر في صناعات السكك الحديدية والتعدين، وفي الاستجمام في ملاعب الجولف، وملاعب الكرة الطائرة، وملاعب البيسبول، وصناديق الرمل للأطفال والشواطئ.[٣]
ما هي الخصائص الفيزيائية للكوارتز؟
للكوارتز كغيره من المركبات الكيميائية العديد من الخصائص المميزة له عن غيره، وفيما يأتي بعض أهم الخصائص الفيزيائية للكوارتز:[٣]
- التصنيف الكيميائي: عائلة السيليكات
- اللون: يوجد الكوارتز في كل الألون تقريبًا، لكن الألوان الشائعة منه هي: الأبيض، والرمادي، والبنفسجي، والأصفر، والبني، والأسود، والوردي، والأخضر، والأحمر.
- اللمعان: زجاجي.
- الشفافية: شفاف إلى نصف شفاف.
- الانقسام: لا يوجد، ينكسر عادةً على شكل سطح مستدير أملس يشبه شكل الصدفة.
- الصلابة بمقياس موس: 7.
- الكثافة النوعية: 2.6 إلى 2.7.
- الخصائص التشخيصية: الكسر الصدفي، واللمعان الزجاجي، والصلابة.
- التركيب الكيميائي: SiO2.
- النظام البلوري: سداسي.
