CUARZO Y PROCESOS DE PURIFICACIÓN El nombre del cuarzo proviene de la palabra griega "Kristallos" que significa hielo. Esto era así porque los antiguos griegos pensaban que el cuarzo era agua congelada tan intensamente que ya no se podía descongelar. Esta idea perduró hasta el siglo XVII. El cuarzo considerado como sílice Si0 2 es el componente fundamental de muchos tipos de rocas, y el mineral más abundante en la corteza terrestre, especialmente en las rocas ígneas ácidas, pero también en rocas sedimentarias y metamórficas por ser al mismo tiempo muy resistente. Por tanto no es de extrañar que sea tan frecuente y abundante, lo que provoca que tenga gran número de variedades y especies minerales.
ORIGEN Y FORMACIÓN DEL CUARZO: El cuarzo es estable en un campo de temperatura y presión muy amplio, que incluye las condiciones de p y T de casi toda la corteza terrestre y de partes del manto superior. Se forma bajo condiciones magmáticas, sedimentarias, metamórficas. Cristaliza directamente del magma a partir del estadio pegmatítico-neumatolítico hasta el hidrotermal de baja temperatura; está presente por igual en las l as rocas plutónicas (granitos, granodioritas, tonalitas) como en las hipoabisales (pórfidos, pegmatitas) El origen de Cuarzo es variado. El Cuarzo de origen magmático se separa en forma de granos irregulares, por ejemplo, en los granitos. En los granitos y las pegmatitas, junto con los feldespatos, es el principal constituyente de las rocas. Durante la formación hidrotermal, el Cuarzo es el mineral de filones más propagado. Artificialmente puede obtenerse hasta en cristales de gran tamaño de diferentes maneras, y está extraordinariamente extendido como arena y gravas.
ESTRUCTURA: El cuarzo se constituye de tetraedros de SiO 2 (oxigeno forma las esquinas, silicio se ubica en el centro del tetraedro). Cada ion de silicio está rodeado por cuatro iones de oxígeno y cada ion de oxígeno está combinado con dos iones de silicio, por consiguiente a un ion de silicio corresponden 4/2 = 2 iones de oxígeno. Los tetraedros de SiO 2 son torcidos entre sí y forman una estructura tridimensional espiral. Los espirales se constituyen de unidades de tres tetraedros torcidos, que se repiten o es decir un tetraedro es idéntico con el tercero tetraedro siguiente del espiral. Los cuarzos de diferente simetría se deben a variaciones de los tetraedros torcidos.
El Cuarzo común es la forma , estable hasta 573°C; por encima de esta temperatura es estable la forma hexagonal, conservada sólo en rocas volcánicas. Por debajo de esa temperatura está la Tridinita y Cristobalita que son especies de cuarzo metaestables.
PROPIEDADES: PROPIEDADES FÍSICAS Vítreo intenso especialmente en cristal Brillo de roca, mate en calcedonias. Cuarzo ()bajo: 2,6 - 2,65 Peso (Media 2,62 g/cm3) específico Cuarzo () alto: 2,53 g/cm3 Transparencia Dureza Fractura Luminiscencia Índice de refracción Raya Color
Transparente. 7 (duro, raya el vidrio) y menos en las formas criptocristalinas. Conchoidal, con superficies resultantes muy lisas.
PROPIEDADES QUÍMICAS Peso molecular
60,08 gm
Composición
Sílice 46.74 % Si 100.00 % SiO 2 Oxigeno 53.26 % O
Formula molecular Nombre del compuesto químico
Triboluminiscente 1,55 Blanca Muy variado, los más comunes, blanco, transparente, rojo, gris, violeta, amarillo y rosa.
Reactividad
(SiO2) Sílice Dióxido de Silicio (o Bióxido) Oxido de Silicio
Muy baja, Solamente es atacable por el bórax fundido y ácido Fluorhídrico lo que le hace el envase ideal por excelencia para contener y manipular los reactivos de laboratorio.
Propiedades piezoeléctricas: Cuando se comprime se produce una separación de cargas eléctricas que genera a su vez una diferencia de tensión y, de manera recíproca, reacciona mecánicamente cuando se somete a un cierto voltaje. Este efecto lo convierte en un elemento de gran utilidad para gran variedad de transductores, desde encendedores o mecheros hasta micrófonos. La reciprocidad de este fenómeno permite usarlo para construir altavoces para frecuencias sonoras altas. Comportamiento resonante: Un cristal de cuarzo sometido a un estímulo eléctrico puede continuar vibrando a una cierta frecuencia (dependiente de la propia naturaleza del
cristal), hasta perder ese impulso inicial. Si se mantiene el estímulo de manera periódica y sincronizada, tendremos una señal a una frecuencia extraordinariamente precisa, en lo que podría considerarse la contrapartida electrónica de un reloj de péndulo. Esta aplicación es común en todo tipo de sistemas electrónicos como relojes, microprocesadores, y osciladores.
Termoluminiscencia: La termoluminiscencia es la capacidad de emitir luz cuando es calentado. Los rayos cósmicos procedentes del espacio producen cambios en la estructura cristalina del cuarzo que se acumulan con el tiempo. Cuando se calienta el cuarzo, la estructura vuelve a la normalidad, emitiendo luz. Cuanto más tiempo ha sido radiado, más luz emite el cuarzo. Propiedades abrasivas: Se utiliza como abrasivo bajo el nombre de arena silícea, y se considera el abrasivo más usado por su bajo precio. Se lo emplea en la fabricación de lijas, discos o bloques, y, principalmente, en sistemas de abrasión por medio de un chorro de arena a presión. MODIFICACIONES DE CUARZO: Después de los feldespatos el cuarzo es el mineral más abundante de la corteza terrestre. Cuarzo cristaliza en dos sistemas cristalinos dependiendo de la temperatura: Por encima de los 573°C en el sistema hexagonal - por ejemplo con la forma típica de bipirámides hexagonales. Por debajo de los 573°C en el sistema trigonal - por ejemplo como cristal trigonal de habito columnar. Otras modificaciones de SiO2 son:
Cuarzo Cuarzo Tridimita Tridimita Cristobalita Cristobalita Coesita Stishovita
Trigonal Hexagonal monoclínico Hexagonal Tetragonal Cúbico monoclínico Tetragonal
Densidad en g/cm3 2,65 2,53 2,27 2,26 2,32 2,20 3,01 4,35
Lechatelierita vidrio natural de sílice
Amorfo
2,20
Ópalo
Amorfo
2,1 - 2,2
Modificaciones de SiO2
VARIEDADES DE CUARZO:
Sistema cristalino
Condiciones de formación T < 573ºC T > 573ºC T > 870ºC T > 1470ºC P > 20kbar P > 80kbar Relámpagos incidentes en arena de puro cuarzo, impactos de meteoritos
Según el color y el tamaño del cristal vamos a tener multitud de variedades, lo que hace que haya cientos especímenes de posibilidades únicas diferentes entre sí. El sistema para clasificarlos, va a ser entre cristalinos y no cristalinos, y los cristalinos se clasifican en macrocristalinos y microcristalinos o criptocristalinos. y
VARIEDADES MACROCRISTALINAS:
Cuarzo Transparente o Hialino o Cristal de roca: Es la variedad incolora, y a veces se usa en joyería como gema. A veces se le provocan fisuras internas que causan iridiscencias (efecto arco iris) dando la variedad Iris. En las márgenes del Manzanares, eran muy corrientes los cantos rodados de cuarzo hialino a los que se les dio el nombre de Diamantes de San Isidro Cuarzo Blanco o Lechoso: Es de color blanco opaco y debe ese aspecto a que tiene en su interior muchas inclusiones líquidas y huecos microscópicos. Se utiliza como piedra ornamental por su atractivo brillo grasiento. También se presenta como "fantasma" incluido en cristales de otras variedades de Cuarzo que los hacen muy interesantes ornamentalmente. Cuarzo Amatista: Su nombre proviene del griego "amethistos" que significa "usado contra la embriaguez". Es la variedad más apreciada y va desde el color lila violeta muy claro al purpura, hasta el oscuro. Se forma en filones con soluciones ricas en óxidos de hierro que le dan ese color característico (según la cantidad de Fe3+) a temperaturas inferiores a los 300 ºC. Si la calentamos, a más de 300ºC, tendremos amatistas quemadas que pierden su color azul -violeta y se tornan de color amarillo, café pardo, anaranjado) o verde y que solo volverá a adquirir si irradiamos con rayos X o con partículas alfa. Su nombre viene de "no Borracho" pues antes se pensaba que protegía contra las borracheras, por eso los antiguos bebían vino en copas hechas de este material. Según la mitología griega, Dionisio, dios del vino y el desenfreno, pretendía a una doncella llamada Amethystos, la cual deseaba permanecer casta. La diosa Artemisa escuchó sus plegarias y transformo a la mujer en una roca blanca. Dionisio humillado vertió vino sobre la roca a modo de disculpa, tiñendo así de purpura los cristales. Otros poderes serían la serenidad, austeridad y santidad, de forma que el cristianismo adopto la amatista como símbolo de renuncia a los bienes terrenales y castidad, aun hoy la llevan muchos obispos y cardenales en forma de anillos Cuarzo Verde o Prasio o Venturina o Aventurinado: Su nombre proviene del italiano "aventura" que significa "azar". Es de color Verde y ello se debe a la presencia de cristales aciculares de mica, actinolita o fuchsita de color verde dentro de su estructura. A veces presenta luminiscencia roja. Se usa como piedra fina y decorativa. En algunas ocasiones se presentan ejemplares con colores verde y pardo conjuntamente. Cuarzo Negro o Ahumado: Es una variedad de cuarzo transparente de tinte castaño de intensidad variable desde casi incoloro a negro, marrón oscuro o gris y su color es debido principalmente al daño producido por trastornos estructurales inducidos por la radiactividad natural del yacimiento. Cuarzo Rosado o Rosa: Es de color Rosa a rojo rosáceo y su color es debido a la presencia de impurezas de manganeso y titanio en su interior por la trasferencia de cargas entre Ti2+-
Ti3+. Suele presentarse de forma masiva. Transparente a translúcido, brillo vítreo. Se usa como piedra ornamental.
Cuarzo Ojo de Tigre: No tiene cristales bien formados. Varía su color de Amarillo, a marrón. Existen dos variedades, una azul oscuro que se conoce como "Ojo de halcón" y otra rojocastaño que se conoce como "Ojo de buey. Cuarzo Rutilado o Rutilante o Sagenita: De color incoloro o lechoso que está atravesado por agujas de rutilo (Dióxido de Titanio) amarillas o rojas en el interior del cristal de cuarzo que recuerdan a cabellos rubios o cobrizos. Por este motivo a esta variedad también se la conoce como "Cabellos de Venus" Otras variedades de este tipo son: Cuarzo Azul o Falso zafiro, Cuarzo Citrino o Falso topacio, Cuarzo Hematoideo o Ferruginoso o Jacinto de Compostela, Cuarzo - Ojo de Gato, Cuarzo Turmalinado, Cuarzo Dendrítico, Cuarzo Cacoxenita, Cuarzo Eisenkiesel , Cuarzo Apricotina, Cuarzo Cotterita, Cuarzo Capsulado , Cuarzo Bicolor o Ametrino o Bolivianita
Cuarzo transparente o cristal de roca
Cuarzo Rosado y
Cuarzo Rutilado
Amatista
Ojo de Tigre
VARIEDADES MICROCRISTALINAS O CRIPTOCRISTALINAS:
1.-Familia de los Jaspes: Es una variada familia de materiales con estructura microcristalina compacta en los cuales los gránulos de otros minerales con pigmentos colorantes están mezclados con una matriz eminentemente cuarzosa. Las inclusiones pueden superar el 20% en peso, lo que hace a los jaspes opacos a la luz y altera la dureza (menor de 6,5) y la densidad (2,58 a 2,91) según las inclusiones. Los jaspes se encuentran en forma de nódulos o de filoncillos y constituyen el relleno de fisuras de formaciones rocosas. A diferencia de los cuarzos, éstos presentan fractura nada brillante, más bien opaca, que raramente recuerda a la concoidea. La clasificación no está clara y en algunos aspectos algunas variedades están más próximas a los cuarzos y en otros a las calcedonias.
Entre los restos de antiguas civilizaciones se han encontrado sellos cilíndricos y amuletos de jaspe, estos últimos contra la sequedad y los malestares de la vista. Así los más conocidos son: Jaspe Común ( marrón) También se denomina como Sílex, Jaspe Florido (varios colores), Jaspe Amarillo, Jaspe zonado (jaspe-ágata), Jaspe Ónice (rojo y verde), Jaspe Malaquita, Jaspe Cinabrio, Crio-Jaspe, Jaspe Sanguíneo, Jaspe Negro (Lidita) o Jaspe de Egipto (negro) es también "piedra de comparación" o "piedra de toque, Jaspe Verde , Plasma Tiene una estructura intermedia entre la de los jaspes y las calcedonias, Lapis Suizo.
2.- Familia de las Calcedonias: A esta familia pertenecen todos los minerales compuestos por sílice y caracterizados por una estructura criptocristalina, como se dijo anteriormente, formada de fibras microcristalinas de cuarzo, que se disponen en grupos paralelos cruzados dentro de una matriz también silícea, más o menos amorfa por la presencia de ópalo. Las principales consecuencias de esta estructura poco homogénea y además porosa, son una ligera disminución de la dureza y de los índices de refracción, etc., respecto a los del cuarzo puro, y la posibilidad de absorber tintes artificiales. Las más representativas son:
Calcedonia azul: Tiene una coloración muy delicada, azul lila o azul violeta, en este último caso representa una de las piedras "duras" más raras y apreciadas. Crisoprasa: Es una piedra magnífica, de las más apreciadas desde la antigüedad de todas las variedades de la calcedonia. El color va desde un débil verde manzana hasta un verde intenso. La coloración se debe a la presencia de sales hidratadas de níquel: y precisamente por tratarse de un pigmento poco común en la Naturaleza son tan poco abundantes los yacimientos de crisoprasa. El nombre crisoprasa viene del griego chrysos, que significa "oro" y prason, que significa "puerro por su color color verde. Sílex o Pedernal: no es una variedad de Calcedonia en sentido estricto, pues a veces se considera ópalo pero en su composición es predominante. Si se le frota fosforece y golpeado con el eslabón produce chispas con un olor particular. Puede tener origen orgánico procedente de restos de caparazones que se han sedimentado mediante procesos químicos y físicos, que constituyen el origen de las rocas de tipo calizo, que es el origen mayoritario del sílex. De origen inorgánico formado por la decantación en el agua de la sílice, de manera que origina tabletas de sílex. Fue utilizado durante toda la Prehistoria, en mayor proporción durante el Paleolítico. 3.- Las ágatas y los ónices: Son aquellas variedades de calcedonia de coloración no uniforme. Rigurosamente deberían llamarse ágatas a las variedades zonadas con diversas coloraciones y no muy contrastadas con ellas, y ónices cuando los colores de las zonas
contrastan fuertemente (por ejemplo, blanco y marrón oscuro). El nombre ágata viene del rio Achates.
Ónices
Ágata 4 .-
Ópalos: En el grupo de la sílice, las variedades "nobles" de ópalo representan los términos más preciosos; el ópalo más extendido es el blanco lechoso y refleja destellos rosados y color ámbar. El negro es más raro y por tanto más apreciado. Su nombre proviene del hindú antiguo "upala" que significa "piedra preciosa" desde la antigüedad. El ópalo, en sus distintas variedades, se encuentra en forma de agregados en racimos, estalagtíticos, botrioidales, o bien reniformes; en vetas o débiles costras, rellenando rocas volcánicas. El ópalo es, por tanto, sílice, es decir, dióxido de silicio, pero respecto a las tres familias ya descritas presenta dos importantes novedades: contiene una cantidad variable de agua, que puede llegar incluso al 30 por 100, y que disminuye de forma muy sensible los valores físicos de la dureza, la densidad y del índice de refracción. Además se comporta como si fuese una sustancia amorfa (es decir, no cristalina).
5.- Cuarzo Dendrítico: Es un Mosaico de cuarzo microcristalino de en cuyas fisuras se han depositado óxidos de manganeso en agregados arborescentes de color negro o marrón. En el pasado estas formaciones se confundieron con fósiles vegetales. También pueden aparecer en ágatas como es el caso de las arborescentes o denditricas.
y
VARIEDADES AMORFAS (SIN ESTRUCTURA):
Cristal o Vidrio: El que usamos como cristal en ventanas, vajillas, etc. y que se forma por rápido enfriamiento. Obsidiana o Cristal volcánico: Sílice que se enfría rápidamente, en las erupciones volcánicas muy ricas en sílice, dando como resultado un vidrio de color muy negro, verdoso o pardo. En ocasiones pueden mezclarse los colores como la variedad atigrada. Los aztecas la utilizaban para hacer cuchillos.
Fulgurita o Lechatelierita: Llamado asi por el ingeniero de minas francés Henri le Chatelier. Descubierto en 1915. Sustancia amorfa (vidreo de sílice natural) que se forma cuando un rayo cae en un terreno silíceo, vaporizando una sección y formando un conducto cilíndrico pulido por el interior y rugoso por el exterior. Es incoloro o de colores diversos según las impurezas del terreno. Tectita: Sustancia amorfa (vidreo de sílice natural) cuyo origen es más que misterioso. Su color habitual es oscuro o verde. Se cree que se forman cuando un gran meteorito impacta sobre la tierra y funde las rocas de la zona de impacto, que salen proyectadas y se enfrían rápidamente dando las grietas y señales típicas de esta variedad.
Cristal o Vidrio
Obsidiana o cristal volcánico
Tectita
Fulgurita o lechatelierita
PRINCIPALES APLICACIONES: El cuarzo y el silicio son importantes en diversas industrias químicas. Las arenas de cuarzo se usan en la fabricación de vidrios, cerámicas, refractarios, pigmentos, absorbentes, filtrantes, decolorantes, tierras de moldeo, materiales de construcción, etc. En Metalurgia, son importantes los ferro-silicios. La sílice se usa como fundente en numerosos procesos. En Microelectrónica, las aplicaciones del cuarzo derivan de su piezoeléctricidad (filtros piezoeléctricos para la separación de fracciones del espectro de frecuencias y osciladores para la obtención de frecuencias sencillas). Se utilizan cristales de cuarzo sintéticos para relojes, microprocesadores, filtros de frecuencias y osciladores. En Gemología se usan muchas de las variedades desde tiempos remotos.
SISTEMAS DE TRATAMIENTO El cuarzo es común que se presente como vetas o filoncillos blancos en diversas rocas. También son frecuentes las geodas y drusas, cavidades tapizadas por cristales de cuarzo de variadas formas y coloraciones. Puede presentarse en la naturaleza como mineral de alta pureza (cristal de roca), o de lo contrario ser cultivado. Los recursos mundiales de grandes cristales naturales se encuentran exclusivamente en Brasil, y en menores cantidades en Estados Unidos. Los cristales de menor pureza o lascas, se encuentran en Madagascar, Angola, Africa del Sur, Rusia y Venezuela. Las arenas ricas en cuarzo y las areniscas, son las principales fuentes de arenas silíceas industriales existentes en todo el mundo. Cuarzo Metalúrgico: se lo utiliza como silicio, en la elaboración de ferrosilício y ferrosilício al manganeso. También como carga en altos hornos. Su contenido de hierro no es limitativo y es comercial en un tamaño de 41/2 ¶·.
Cuarzo para vidrio, cuarzo para cerámica, cuarzo para esmaltes y para derivados químicos: son empleados en la obtención de silicatos solubles, xerogeles e hidrogeles, como elemento ligante y agente antideslizante. Prácticamente no hay minerales industriales que se puedan vender tal cual salen de la mina. Lo normal es que deban ser sometidos a uno o varios tratamientos previos, hasta conseguir un producto que pueda ser utilizado comercialmente. Los sistemas de tratamiento más habituales se refieren al tamaño de grano, a la pureza del mineral y al grado de humedad final que precisa el producto. Dado que en muchos casos el mineral está compactado o litificado en origen, el primer tratamiento a realizar consiste en moler, triturar o desterronar, según los casos, y clasificar en la granulometría adecuada. En este tratamiento se utiliza maquinaria muy variada: machacadoras de mandíbulas, trituradoras de martillos, clasificadoras mecánicas (cribas), trómeles, ciclones, etc. En ocasiones se requiere un tamaño de grano muy fino, que se obtiene por medio de una molienda especial denominada micronizado. En algunos casos, la molienda y clasificación del mineral es el único tratamiento exigible. Es el caso de las calizas para cemento, por ejemplo. Otro grupo de tratamientos se refiere a la pureza del mineral. Es frecuente que la sustancia objeto de la explotación vaya acompañada en origen por otras sustancias que hay que separar. Estas sustancias pueden ser aprovechadas como subproducto o ir a la escombrera como estéril. Los tratamientos de este tipo son variados. Se realizan lavados simples para separar, por ejemplo, la arcilla de la arena silícea, a veces con celdas de atrición para eliminar impurezas adheridas al mineral. Se utiliza la flotación para separar en agua con ciertos aditivos espumantes minerales flotables de otros que no lo son (arena feldespática de arena silícea, por ejemplo). En algunos casos se emplean separadores magnéticos para
reducir el contenido en óxidos de hierro. Un caso especial es el del talco, donde la separación del mineral y del estéril se realiza principalmente a mano. Es frecuente que haya que secar los minerales en algún momento del tratamiento, bien porque su humedad natural en cantera sea elevada o bien porque hayan sido sometidos previamente a algún sistema de clasificación o limpieza por vía húmeda. En este último caso, los productos de granulometría fina (por ejemplo, caolín) forman un lodo al que se le puede eliminar buena parte del agua con filtros prensa. En las tortas resultantes, al igual que en los productos con menor grado de humedad, el secado más habitual se suele realizar en hornos de diferentes tipologías (horno túnel, horno rotatorio, atomizador, etc). Los sistemas de secado suelen utilizar gas natural o fuel oil como combustible. Algunas industrias aprovechan las altas temperaturas generadas para instalar turbinas de gas o de vapor y generar energía eléctrica (cogeneración).
BIBLIOGRAFÍA: y
Apuntes geología general
© Dr. Wolfgang Griem & Susanne Griem - Klee, académico de la Universidad de Atacama, Copiapó - Chile [Contacto, Mail] (*1999, 2003; ultima modificación: 12-10-2008 y
universidad autónoma de Madrid
http://www.geovirtual.cl/geologiageneral/ggcap02d.htm y
museo de mineralogía
Ultima actualización: 14 de Enero de Páginas diseñadas, elaboradas y mantenidas por ^_^ © E. Hernández Torrego
2010.
http://www.uam.es/cultura/museos/mineralogia/especifica/mineralesAZ/Cuarzo/cuarzo.h tml
