A tisztaság és csillogás jelképe: a kvarc

Kristálytiszta, kristálycukor, kristálygömb, kristályvíz, ólomkristály, kvarcóra, kvarclámpa. Naponta olvassuk, mondjuk, használjuk ezeket a szavakat, de nem tudjuk, hogy a bennük szereplő kristály és kvarc szórészek honnan erednek. Pedig mindkettő egy olyan ásványhoz kapcsolódik, amelyet homokként, kavicsként Magyarországon is mindenki ismer. Ez a kvarc.

A kvarc egy kristályos vegyület, a háromszöges (trigonális) kristályrendszerben kristályosodó szilícium-dioxid (SiO₂), a négyezer ásványfaj egyike. Vajon miért pont ezt ismerjük a legtöbben? Nem ez a leggyakoribb, nem ez a legfeltűnőbb, de a gyakoriak között kétségkívül ez a legszebb.

A korai kultúrák sírleleteiből tudjuk, hogy ékkőként mindig is használták, mindennapjainkban látjuk, hogy máig hiedelmek övezik. Megjelenése alapján a víztiszta kvarcot, a hegyikristályt az antik görögök a jéggel hozták rokonságba. Azt hitték, hogy örökre megfagyasztott jég. Ezt jelentette az általuk adott név is: krüsztallosz - kristály. A kristály fogalom, amely mára alaposan átalakult, egészen a 18. századig ezt az egy anyagot, a kvarc színtelen, víztiszta, sima lapjain csillogó drágakőváltozatát, a hegyikristályt jelentette. A magyar köznyelvben a kristály szó kapcsolatai (kristálycukor, kristályvíz, ólomkristály) még mindig ezt a régi jelentést tükrözik, a tisztaságot, átlátszóságot, csillogást idézik.

Az elektromos kvarcórák néhány évtizede tűntek fel. Mára már annyira elterjedtek, annyira kiszorították a hagyományos, rugós mechanikával működő karórákat, hogy lassan el is hagyjuk a kvarc előtagot: csak órát mondunk, de ezzel automatikusan a kvarcórát jelöljük. Sokan, akik már láttak hegyikristályt, azt hiszik, hogy az óra számlapját és mutatóit védő átlátszó ablak anyaga kvarc, innen a név. Pedig a kvarcóráknak a kvarckristály nem a külső díszítését, hanem a lelkét adja, a kvarckristály egy különleges fizikai tulajdonságára, az ún. piezoelektromosságra alapozva. Ennek lényege, hogy az órában lévő elem adta feszültség hatására a beépített parányi kvarckristály rezgésbe jön, és ez a jól meghatározott, állandó rezgésszám adja a nagy pontosságú órajelet. (A kvarcórákban ma már legtöbbször mesterségesen, laboratóriumban növesztett, szintetikus kvarckristályok vannak.)

A kvarc szerkezete

A kvarc a Föld külső, szilárd burkának két leggyakoribb eleme, az oxigén és a szilícium által alkotott legegyszerűbb vegyület. A kvarc kristályrácsa SiO₄ egységekből épül fel: a Si-atomot négy O-atom veszi körül tetraéderes elrendeződésben. A rácsban minden SiO₄-tetraéder 4 másik tetraéderhez kapcsolódik az O-atomokon keresztül

A kvarc szerkezete. A képen piros golyók az oxigénatomok, ezek adják a szürke SiO₄-tetraéderek csúcsait, minden tetraéder közepén pedig egy szilíciumatom helyezkedik el. Jól látható, hogy minden tetraéder minden csúcsán keresztül másik tetraéderhez kapcsolódik, háromdimenziós szerkezetet hozva létre

A kvarc legjellemzőbb tulajdonságai

Kvarc minden geológiai környezetben keletkezik, az 1000 ^oC-nál is forróbb magma megszilárdulásakor éppen úgy, mint a laza üledékek kőzetté válásakor, vizes oldatokból. A kvarc legjellemzőbb tulajdonságai: kemény, az üveget karcolja, és nem hasad, hanem törik (azaz nem lehet egy szépen fejlett kristályt sík felület mentén kettéválasztani). A törési felület alakja minden esetben kagylóteknő belső oldalára emlékeztet, ezért a kvarc törése szakkifejezéssel élve kagylós.

A keménység és a kagylós törés minden kvarckristály jellemzője, szín, tisztaság és alak tekintetében azonban a kvarckristályok nagyon változatosak. A víztiszta változat, a hegyikristály egyik különleges megjelenési formája a "máramarosi gyémánt". Szépen csillog, régen gyémántnak is hitték. A hegyikristálynak ez a változatát az egykori Máramaros vármegyéről (északi része ma Ukrajnához, déli része Romániához tartozik) kapta, ahol homokkövekben és agyagos üledékes kőzetekben igen gyakori. Az alábbi fényképen bemutatott kristályok mérete 2-5 mm, de előfordulnak 1 cm-t meghaladó kristályok is. Az általában nyúlt, oszlopos megjelenésű kristályok mindkét végét kristálylapok zárják le, és így a kristály zömök, a gyémántra emlékeztető megjelenésű lesz. A kvarc drágakő változatai például a víztiszta hegyikristály, a lila árnyalatú ametiszt, a sárgás citrin vagy a sötét barnásszürke füstkvarc.

A kvarckristályok tisztaságát gyakorta rontják zárványok: ezek lehetnek a kristály növekedésekor a kristályba záródó más szilárd ásványok (más ásványok), illetve folyadékcseppek vagy gázbuborékok. Ásványzárványokat tartalmazó kvarcváltozatok például a sárga tigrisszem és a kék sólyomszem. A zárványok vizsgálata fontos információkat ad a kristályok keletkezési körülményeiről. A kvarckristályok színét kis mennyiségben a kristályrácsba épülő egyéb elemek is befolyásolhatják, erre példa a füstkvarc vagy az ametiszt.

Kvarc ("máramarosi gyémánt"), Verecke (Podpoloze), Ukrajna. A legnagyobb kristály hossza 5 mm. Az ELTE TTK Természetrajzi Múzeum gyűjteménye (fotó: Pekker Péter)

Magyarországon a kvarc szép pédányaival sokfelé találkozhatunk, így például a Mátrában (Gyöngyösoroszi), Tokaji (Zempléni)-hegységben (Telkibánya) és a Velencei-hegységben.

* * *

Szómagyarázat

ásvány: Természetes (azaz természetes folyamatok során keletkező), kristályos (azaz alkotó elemeinek atomjai, ionjai szabályos rendben helyezkednek el, kristályrácsot alkotnak) vegyület (azaz az alkotók között elsőrendű kémiai kötések létesítenek kapcsolatot).

drágakő: Kemény, ellenálló ásvány esztétikus megjelésű változata. A természetben különleges körülmények kellenek kialakulásához, ezért ritka.

háromszöges (trigonális) kristályrendszer: A kristályrendszerre jellemző minimális szimmetria a 120o-os forgástengely (trigír).

hasadás: Ha egy ásványt megütve az síklapok mentén válik ketté, az ásvány hasad. (Ha az elválás egyenetlen felszín mentén történik, az ásvány törik.)

hegyikristály: A kvarcásvány víztiszta, színtelen drágakő-változata.

kristályrendszer: A kristályos anyagok térbeli (háromdimenziós), rendezett kristályrácsában szabályos ismétlődéseket (szimmetriát) találunk. Ez a belső szimmetria a kristályok külső alakjában is tükröződhet. A kristályok alaktani (kristálymorfológiai) jellemzésére e szimmetriákat tudjuk felhasználni. A szemmel is észlelhető szimmetriaelemek (síkra tükrözés, tengelyek szerinti forgatások, középpontra tükrözés) alapján a kristályokat 7 kristályrendszerbe soroljuk. Ezek rendre a háromhajlású (triklin), egyhajlású (monoklin), rombos, háromszöges (trigonális), négyszöges (tetragonális), hatszöges (hexagonális) és szabályos (köbös). A kristályrendszer jellemző szimmetriaelemei határozzák meg, hogy az ásvány kristályrácsa milyen koordinátarendszerben írható le ("kristálytani tengelyek").

keménység: A keménység a szilárd anyagok mechanikai behatásokkal szembeni ellenállása, mérhető, objektív tulajdonság. Az ásványok keménységét leggyakrabban egymáshoz hasonlítják, és az ún. Mohs-skálával mérik. A Mohs-skálát 10, egyre nagyobb keménységű ásvány alkotja, rendre a talk, gipsz, kalcit, fluorit, apatit, földpát, kvarc, topáz, korund, gyémánt. A talk keménysége 1-es, a kvarc keménysége 7-es, a gyémánté pedig 10-es. A mérés elve, hogy a keményebb anyag karcolja a puhábbat, az azonos keménységűek pedig karcolják egymást.

kristály: A kristály az anyagnak olyan állapota, ahol az alkotó atomok, ionok, molekulák rendezetten helyezkednek el, vagyis mind rövid, mind hosszú távú rend megtalálható az anyagban. A rövid távú (jellegzetesen 0,1-0,2 nanométeres távolságú) geometriai rendet a kémiai kötések alakítják ki az atomok, ionok között. A hosszú távú rend alatt a rövid távon rendezett atomcsoportok néhány nanométertől akár centiméteres távolságokig is terjedő szabályos ismétlődését, a (kristály)rács jelenlétét értjük.

zárvány: Ásványba zárt szilárd anyag (másik ásvány), folyadékcsepp vagy gázbuborék. A zárványok vizsgálata fontos információt ad az ásvány keletkezéséről.

Készült az Eötvös Loránd Tudományegyetem Ásvány- és Kőzettárának közreműködésével

* * *

Az ELTE Ásvány-és Kőzettár elérhetőségei

1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C (földszint) - az ELTE Lágymányosi campusának déli, a Lágymányosi híd felé eső épülete
Telefon: [phone]
[e-mail]

Nyitva tartás:
Az egyetemi szorgalmi időszakban (szeptember-december, február-május) hétfő, szerda, péntek: 10-16.
Minden hónap utolsó vasárnapján: 10-16.
Más időpontokban is fogadnak csoportokat előzetes egyeztetéssel.

Belépők:
Teljes árú: 400 Ft
Kedvezményes (diák, nyugdíjas): 200 Ft
Családi jegy: 800 Ft
Csoportos jegy (minimum 10 fő): 2000 Ft
Díjtalan a belépés 6 éven alul és 65 év felett, mozgássérülteknek (+1 fő kísérőnek), valamint ELTE-s diákoknak és dolgozóknak

Tárvezetés (csak előre bejelentett csoportoknak, maximum 40 fő):
Magyarul: 1500 Ft
Angolul, németül: 3000 Ft