Kremeň, široko distribuovaný minerál mnohých odrôd, ktorý pozostáva predovšetkým z oxidu kremičitého alebo oxidu kremičitého (SiO 2). Môžu byť prítomné menšie nečistoty, ako je lítium, sodík, draslík a titán. Kremeň priťahoval pozornosť od najskoršieho obdobia; Vodné číre kryštály boli starými Grékmi známe ako krystaly - preto sa na túto odrodu použil názov kryštál alebo obyčajne skalný kryštál. Názov kremeň je staré nemecké slovo neistého pôvodu, ktoré Georgius Agricola prvýkrát použil v roku 1530.
oxid kremičitý: kremeň
Kremeň sa vyskytuje v mnohých odrodách takmer vo všetkých druhoch vyvieravých, sedimentárnych a metamorfovaných hornín. Zistilo sa tiež
Nasleduje stručné spracovanie kremeňa. Pre úplné ošetrenie pozri oxid kremičitý.
Kremeň má veľký hospodársky význam. Mnoho odrôd sú drahé kamene, vrátane ametystu, citrínu, údeného kremeňa a ružového kremeňa. Pieskovec, ktorý sa skladá hlavne z kremeňa, je dôležitým stavebným kameňom. Veľké množstvo kremenného piesku (známeho tiež ako kremičitý piesok) sa používa na výrobu skla a keramiky a na odlievacie formy pri odlievaní kovov. Drvený kremeň sa používa ako brúsivo v brúsnom papieri, kremičitý piesok sa používa pri pieskovaní a pieskovec sa stále používa ako celok na výrobu broskýň, mlynských kameňov a brúsnych kameňov. Oxid kremičitý (tiež nazývaný tavený kremeň) sa používa v optike na prenos ultrafialového svetla. Hadičky a rôzne nádoby z taveného kremeňa majú dôležité laboratórne využitie a kremeňové vlákna sa používajú v mimoriadne citlivých váhových zariadeniach.
Kremeň je druhým najbohatším minerálom v zemskej kôre po živci. Vyskytuje sa takmer vo všetkých kyslých, metamorfných a sedimentárnych horninách. Je to esenciálny minerál v takých horninách bohatých na oxid kremičitý, ako sú žula, granodiorita a ryolit. Je vysoko odolný proti poveternostným vplyvom a má tendenciu sústrediť sa v pieskovcoch a iných detitálnych horninách. Sekundárny kremeň slúži ako cement v sedimentárnych horninách tohto druhu a na detritálnych zrnách vytvára prerast. Mikrokryštalické odrody kremeňa známe ako chert, pazúrik, achát a jaspis sa skladajú z jemnej siete kremeňa. Metamorfizmus vyvrelých a sedimentárnych hornín nesúcich kremeň typicky zvyšuje množstvo kremeňa a jeho veľkosť zŕn.
Kremeň existuje v dvoch formách: (1) a- alebo nízky, kremeň, ktorý je stabilný do 573 ° C (1 063 ° F), a (2) beta- alebo vysoký, kremeň, stabilný nad 573 ° C. Tieto dva spolu úzko súvisia, s iba malými pohybmi atómov, ktoré ich tvoria, počas alfa-beta prechodu. Štruktúra beta-kremeňa je šesťuholníková, pričom v kryštáloch je rovnako osídlená ľavá alebo pravá skupina symetrie. Štruktúra alfa-kremeňa je trigonálna, opäť s pravou alebo ľavou symetrickou skupinou. Pri prechodnej teplote sa tetrahedrálny rámec beta-kremeňa skrúti, čo vedie k symetrii alfa-kremeňa; atómy sa presúvajú zo špeciálnych pozícií vesmírnych skupín do všeobecnejších pozícií. Pri teplotách nad 867 ° C (1 593 ° F) sa beta-kremeň mení na tridymit, ale transformácia je veľmi pomalá, pretože dochádza k prerušeniu väzby, aby sa vytvorila otvorenejšia štruktúra. Pri veľmi vysokých tlakoch sa alfa-kremeň transformuje na kesit a pri ešte vyšších tlakoch na stishovit. Takéto fázy boli pozorované u nárazových kráterov.
Kremeň je piezoelektrický: kryštál sa vyvíja kladný a záporný náboj na alternatívnych okrajoch hranolov, keď je vystavený tlaku alebo napätiu. Poplatky sú úmerné zmene tlaku. Kvôli svojim piezoelektrickým vlastnostiam môže byť kremenná doska použitá ako tlakomer, ako v prístrojoch na hĺbkovú sondu.
Rovnako ako kompresia a napätie vytvárajú opačné náboje, opačným účinkom je to, že striedanie opačných nábojov spôsobí striedavé rozširovanie a kontrakciu. Rez z kremenného kryštálu s určitou orientáciou a rozmermi má prirodzenú frekvenciu tejto expanzie a kontrakcie (tj vibrácií), ktorá je veľmi vysoká, meraná v miliónoch vibrácií za sekundu. Správne rezané taniere z kremeňa sa používajú na reguláciu frekvencie v rádiách, televízoroch a iných elektronických komunikačných zariadeniach a pre krištáľovo ovládané hodiny a hodinky.
Čína, Japonsko a Rusko sú hlavnými výrobcami kremeňa na svete. Belgicko, Brazília, Bulharsko, Francúzsko, Nemecko, Južná Afrika a Spojené kráľovstvo tiež ťažia významné množstvá nerastov.
Podrobné fyzikálne vlastnosti nájdete v časti Oxid kremičitý (
tabuľka).
