Cuarzo: guía completa sobre sílice, propiedades, variedades y usos

Cuarzo: guía completa sobre sílice, propiedades, variedades (amatista, ágata, cuarzo rosa) y usos en joyería, relojería, industria y semiconductores. Descubre sus aplicaciones.

El cuarzo es un mineral tectosilicato que es el segundo más común en la corteza continental de la Tierra. Su estructura cristalina es un entramado de tetraedros ₄de silicio-oxígeno SiO. Cada uno comparte un átomo de oxígeno con otro tetraedro, por lo que la fórmula química general es SiO ₂o sílice. El cuarzo es una de las formas cristalinas más estables de la sílice a las condiciones habituales de temperatura y presión en la superficie terrestre; otras estructuras cristalinas de la sílice (polimorfos) incluyen la tridimita, la cristobalita y las formas de alta presión como la coesita y la stishovita.

Presencia y formación

Hay muchas variedades de cuarzo, algunas de las cuales son piedras semipreciosas. Se han utilizado durante mucho tiempo para hacer joyas y tallas de piedra dura. El ágata, la amatista y el cuarzo rosa son formas de cuarzo. El cuarzo se forma en una gran variedad de ambientes geológicos: en vetas hidrotermales, en cavidades geodiformes, en pegmatitas, como cristal magmático en rocas ígneas, y como componente principal de sedimentos y arenas. Debido a su resistencia a la meteorización, el cuarzo es el principal constituyente de muchas arenas y depósitos sedimentarios.

Propiedades físicas y químicas

El cuarzo presenta dureza de 7 en la escala Mohs, una densidad aproximada de 2,65 g/cm³ y un índice de refracción alrededor de 1,544–1,553 (birefringencia débil). Es químicamente muy estable frente a ácidos comunes, aunque la sílice reacciona con el ácido fluorhídrico. Entre sus propiedades más útiles está la piezoelectricidad: cuando se aplica tensión mecánica a un cristal de cuarzo se genera una pequeña tensión eléctrica, y viceversa, lo que hace posible su uso como resonador y sensor. Además, a 573 °C el cuarzo alfa se transforma en cuarzo beta (un cambio reversible de fase con implicaciones para geociencias y procesos industriales).

Variedades

• Cuarzo cristalino (cristal de roca): transparente e incoloro.
• Amatista: cuarzo púrpura, coloreado por trazas de hierro y defectos en la red.
• Cuarzo rosa: color rosado por inclusiones o defectos; usado en joyería.
• Citrino: cuarzo amarillo a naranja, a veces tratado térmicamente.
• Cuarzo ahumado: color marrón-grisáceo por exposición natural a radiación.
• Ágata y ópalas de sílice microcristalina (calcedonia, jaspe): variedades microcristalinas con bandas o colores diversos.

Estas variedades se distinguen por color, transparencia, hábito cristalino (macroscópico o microcristalino) e inclusiones; muchas reciben nombres comerciales o minerales relacionados según su textura y uso.

Usos principales

• Joyería y ornamentación: gemas semipreciosas (amatista, citrino, cuarzo rosa, ágata) y tallas decorativas.
• Electrónica y relojería: los cristales de cuarzo se emplean en osciladores y resonadores para controlar frecuencias —por ejemplo en los relojes de cuarzo, radios, ordenadores y dispositivos de comunicación— gracias a su estabilidad y piezoelectricidad.
• Industria del silicio: se extrae el silicio a partir de la sílice para producir semiconductores (mediante reducción y purificación intensiva hasta obtener silicio de alta pureza usado en electrónica y en la fabricación de obleas para microchips y paneles solares).
• Vidrios y cuarzo fundido: la mayor parte de la arena contiene cuarzo; la sílice se usa para fabricar vidrio común y, cuando se trabaja sin cristales, el cuarzo fundido (vidrio de sílice fundida) es un material de alta pureza con elevadas temperaturas de trabajo y excelente transmisión de luz ultravioleta, usado en óptica, equipos de laboratorio, aplicaciones electrónicas y en la industria fotovoltaica.
• Abrasivos y materiales de construcción: arena de sílice en morteros, hormigones especiales, y como abrasivo en chorro de arena.
• Otras aplicaciones: moldes de fundición, filtros, componentes ópticos y piezas de precisión donde se requiere estabilidad térmica y resistencia química.

Procesamiento y fabricación

Para usos industriales de alta pureza (semiconductores, fibra óptica, fotolitografía) la sílice se somete a procesos de purificación complejos: reducción a silicio metalúrgico, seguido de refinados químicos (por ejemplo el proceso Siemens) y crecimiento de monocristales (método Czochralski o float-zone). El cuarzo fundido se obtiene fundiendo sílice casi pura y enfriándola de forma controlada para producir vidrio con propiedades térmicas y ópticas superiores a las del vidrio sodocálcico corriente.

Precauciones y salud

La sílice en forma de polvo respirable (sílice cristalina respirable) es un riesgo para la salud: la inhalación prolongada puede causar silicosis, una enfermedad pulmonar crónica, y aumentar el riesgo de tuberculosis y cáncer de pulmón. En la minería, la cantería, el corte y el pulido del cuarzo y en procesos industriales se deben aplicar medidas de control: ventilación, extracción localizada, métodos de humedad para reducir polvo y equipos de protección personal.

Curiosidades y etimología

La palabra "cuarzo" procede del alemán "quarz". Históricamente se ha utilizado en múltiples culturas para fabricar herramientas, amuletos y objetos ceremoniales; hoy sus variedades siguen siendo apreciadas tanto por su belleza como por sus aplicaciones tecnológicas.

El "cuarzo fundido" es un vidrio hecho de sílice en forma no cristalina. No contiene otros ingredientes que se añaden a otros vidrios para bajar el punto de fusión. La sílice fundida tiene altas temperaturas de trabajo y de fusión. Para algunos fines, el cuarzo fundido es mejor que otros tipos de vidrio debido a su pureza. Este vidrio se utiliza en numerosos productos de alta tecnología.

Cuarzo de choque

El cuarzo chocado es una forma de cuarzo que tiene una estructura microscópica diferente a la del cuarzo normal. Bajo una presión intensa (pero con una temperatura limitada), la estructura cristalina del cuarzo se deforma a lo largo de planos dentro del cristal. Estos planos aparecen como líneas al microscopio.

El cuarzo chocado se encuentra en todo el mundo, especialmente en los cráteres de impacto y en la fina capa límite Cretácico-Paleógeno. Ésta se encuentra en el contacto entre las rocas del Cretácico y del Paleógeno. Es una prueba más (además del enriquecimiento en iridio) de que la transición entre los dos periodos geológicos fue causada por un gran impacto. Eugene Shoemaker lo descubrió en piedras de construcción en la ciudad bávara de Nördlingen. Las piedras procedían de rocas metamórficas chocadas, como la brecha, de un cráter de meteorito.

microfotografía de cuarzo chocado

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es el cuarzo?

P: ¿De dónde procede el nombre "cuarzo"?

P: ¿Cuáles son algunas variedades de cuarzo?

P: ¿Qué dureza tiene el cuarzo?

P: ¿Qué es el cuarzo fundido?

P: ¿Para qué productos puede utilizarse el cuarzo fundido?

P: ¿Desde cuándo utiliza la gente distintos tipos de cuarzo para joyas y tallas?

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