Il quarzo: proprietà e utilizzi

Il quarzo è uno dei minerali più diffusi sul nostro pianeta, la cui composizione chimica è SiO2. A partire dalla morfologia esterna vengono catalogate le differenti varietà di quarzo: alcuni sono aggregati di microcristalli, mentre altri sono monocristalli o formati da macrocristalli percepibili a occhio nudo. Si pensa che il quarzo derivi dalla solidificazione del magma; esso è presente in rocce vulcaniche come i rioliti, in rocce ipoabissali e in rocce plutoniche come i graniti. Lo si può ritrovare, inoltre, in rocce sedimentarie come le arenarie (in questo caso è cemento di rocce consolidate) o in sabbie alluvionali (in questo caso, invece, è materiale detritico).

Le caratteristiche del quarzo

Il quarzo è diffuso in molte aree del mondo. Esso è il primo componente a rifondere nel corso del processo di anatessi, che è la fusione su grande scala che favorisce la nascita di rocce a composizione granitica a iniziare da rocce di diverso tipo. Anche se non sono conduttori di elettricità, i cristalli di quarzo vantano le proprietà fisiche della piroelettricità e della piezoelettricità. La piroelettricità consiste nella capacità di generare una differenza di potenziale in presenza di un aumento della temperatura; la piezoelettricità, invece, è la capacità di sviluppare tale differenza a fronte di una sollecitazione di tipo meccanico, come avviene quando i cristalli vengono compressi.

Quali sono le proprietà principali dei cristalli di quarzo

Il quarzo è un minerale che, a livello ottico, si contraddistingue per una notevole trasmissibilità nell’ultravioletto e nel visibile. Caratterizzato per una forte stabilità chimica, non può essere aggredito dagli acidi, a parte l’acido fluoridrico, e non presenta sfaldatura. Il quarzo monocristallino vanta resistenza meccanica e durezza elevata; ha la forma di un prisma a sezione esagonale e può essere più o meno slanciato. Se si rompe, dà vita a fratture concoidi peculiari.

Gli oscillatori al quarzo

Non tutti sanno che il quarzo viene utilizzato anche negli oscillatori, così da dare vita a componenti attivi in grado di produrre un segnale periodico a frequenza fissa. Un dispositivo di questo tipo sfrutta le proprietà del cristallo di quarzo ed è caratterizzato da un circuito retroazionato, in virtù del quale diviene un micro generatore di forme d’onda. Gli oscillatori al quarzo si basano su fette sottili di cristallo, di dimensioni minime: per dare vita alle connessioni elettriche, le superfici parallele sono metallizzate. La frequenza fondamentale del cristallo è determinata dalle dimensioni e dal taglio. Si può generare un oscillatore al quarzo anche sfruttando in qualità di elemento amplificatore un inverter CMOS. Il cristallo di quarzo pilota l’ingresso di un invertitore con trigger di Schmitt retroazionato ad hoc, e un altro invertitore agisce come interfaccia di uscita. La frequenza di funzionamento massima varia in funzione delle caratteristiche in frequenza delle porte logiche che vengono adoperate.

Le applicazioni del quarzo

In ambito tecnologico, il quarzo può essere impiegato anche per la produzione di lenti per la spettrografia, di lampadine, di stabilizzatori di frequenze, di abrasivi, di refrattari, di vetri, di pavimentazioni e di rivestimenti. Vi si ricorre, inoltre, per la realizzazione di componenti nel settore della meccanica di precisione. Ma non è tutto, perché il quarzo si usa anche nell’industria degli orologi e in gioielleria, per la produzione di preziosi e oggetti ornamentali. Gli orologi al quarzo sono dotati, al giorno d’oggi, di un oscillatore ceramico che assicura un livello di precisione più elevato di quello che caratterizza i movimenti meccanici. I cristalli di quarzo sono usati anche per la cristalloterapia, una disciplina che rientra nel novero delle medicine alternative.

Il quarzo sul nostro pianeta

Si stima che, occupando circa il 12% di tutta la crosta terrestre, il quarzo sia il secondo minerale più presente sul nostro pianeta. Privo di colore, fa parte della famiglia dei silicati ed è molto trasparente; deriva da una soluzione pura di acido silicico. Le proprietà piezoelettriche fanno sì che esso sia in grado di polarizzarsi, nel momento in cui subisce una deformazione meccanica, dando vita a una differenza di potenziale; inoltre, si deforma elasticamente nel caso in cui sia sottoposto a tensione elettrica. Si attribuiscono a questo minerale proprietà terapeutiche e la capacità di intervenire sulle emozioni, addirittura attenuando il mal di testa o riducendo la temperatura corporea in caso di febbre.

Il quarzo rosa

Una particolare varietà di quarzo è rappresentata dal quarzo rosa, che ha un aspetto semitrasparente, vetroso e traslucido. I giacimenti più ricchi sono situati negli Stati Uniti, nello Sri Lanka, in Giappone, in Madagascar e in Brasile. Il quarzo rosa è molto resistente e viene impiegato di frequente nella cristalloterapia. Altre varietà conosciute sono l’ametista e il quarzo citrino: il primo è un quarzo viola che sarebbe in grado – secondo la leggenda – di contrastare gli effetti dell’alcol; il secondo ha una colorazione gialla ambrata a causa della presenza di ferro trivalente.