Il quarzo graffia il vetro (durezza Mohs 7 contro 5.5): 4 test che gli acquirenti di gioielli devono assolutamente fare
Il quarzo è un minerale cristallino costituito da un reticolo ordinato (una disposizione) di atomi di silicio e ossigeno; il vetro comune è un materiale amorfo a base di biossido di silicio (SiO2) privo di tale ordine.
Immaginate la composizione di un cristallo di quarzo come un insieme di mattoncini Lego perfettamente ordinati, che si incastrano alla perfezione, con ogni pezzo al suo posto. Il vetro, al contrario, sarebbe un insieme casuale di componenti identici, privo della struttura ordinata di un cristallo di quarzo.
La silice fusa si colloca concettualmente tra il quarzo e il vetro, poiché è costituita da biossido di silicio (SiO2) quasi puro, come il quarzo, ma rimane non strutturata come il vetro.
Quel singolo fatto strutturale spiega quasi tutto il resto che noterete: perché il quarzo graffia il vetro, perché risulta più freddo al tatto e perché una lente d'ingrandimento può spesso risolvere la questione su quale sia quale in pochi secondi.
TL; DR:
- La struttura cristallina del quarzo lo rende più duro, più resistente al calore e capace di graffiare il vetro, cosa che normalmente non è in grado di fare.
- Il quarzo naturale è quasi puro biossido di silicio con impurità minime, mentre il vetro sodico-calcico contiene additivi come carbonato di sodio e calce per abbassare il punto di fusione, rendendolo più economico.
- La silice fusa è una forma amorfa di biossido di silicio ad elevata purezza che trasmette la luce ultravioletta profonda e resiste agli shock termici meglio del vetro standard, ma è più costosa.
- Semplici test casalinghi come il test del graffio, la prova del freddo, l'ispezione con lente d'ingrandimento per la ricerca di bolle e la fluorescenza UV possono distinguere in modo affidabile il quarzo dal vetro.
- Fonti autorevoli avvertono che il quarzo sintetico può imitare le proprietà del quarzo naturale, pertanto è essenziale verificarne l'autenticità tramite le dichiarazioni del venditore ed effettuare diversi test.
Quarzo cristallino contro vetro amorfo: la differenza strutturale
Ogni differenza di proprietà tra questi due materiali deriva dal modo in cui sono disposti i loro elementi costitutivi atomici.
Il quarzo forma un reticolo ordinato e ripetitivo, con silicio e ossigeno bloccati nello stesso schema geometrico che si ripete all'infinito attraverso il cristallo.
Il vetro non raggiunge mai quell'organizzazione. I suoi atomi di silicio e ossigeno si legano a formare una rete, ma disordinata, congelata nel mezzo del caos perché il materiale fuso si è raffreddato troppo velocemente per cristallizzare.
È anche per questo quarzo fuso Questo materiale confonde le persone. È chimicamente quasi identico al quarzo naturale, quasi puro SiO2, eppure viene prodotto fondendo sabbia di quarzo o silice sintetica e raffreddandola in modo da impedire la formazione di cristalli.
Il risultato è un vetro a tutti gli effetti, ma eccezionalmente puro.
Un reticolo ordinato (come quello del quarzo) resiste alla deformazione in modo diverso da una rete disordinata (come quella del vetro), e questo è uno dei motivi per cui il quarzo mantiene un vantaggio nei test di resistenza ai graffi che il vetro perde.
Il quarzo inoltre rifrange la luce e gestisce il calore in modo diverso, poiché la sua struttura più simmetrica interagisce con la luce e l'energia termica in modo più ordinato e direzionale rispetto alla rete disordinata del vetro.
Qual è la differenza chimica tra quarzo e vetro?
Il quarzo naturale è essenzialmente SiO2, biossido di silicio, con pochissime impurità oltre agli oligoelementi che occasionalmente gli conferiscono una colorazione (le impurità di ferro producono citrino).
Il vetro comune raramente raggiunge un livello di purezza simile.
Il vetro sodico-calcico standard, utilizzato nella maggior parte delle finestre e dei bicchieri, è composto da silice, carbonato di sodio (Na2O) e calce (CaO). Questi ingredienti vengono aggiunti per abbassare il punto di fusione, rendendo così economicamente vantaggiosa la produzione su larga scala.
Il vetro borosilicato, quello utilizzato nei becher da laboratorio e nelle pentole adatte al forno, sostituisce il triossido di boro (B2O3) per migliorare la resistenza agli shock termici.
La silice fusa e il quarzo fuso occupano l'estremità ad alta purezza della famiglia dei vetri. 99.99% di SiO2 o superiore.
Gradi come JGS1, JGS2 e JGS3 vengono utilizzati per ottiche UV profonde, applicazioni UV a luce visibile o trasmissione a infrarossi.
Quella purezza non è gratuita.
Eliminando gli additivi che rendono il vetro sodico-calcico economico e modellabile, il costo e la difficoltà di lavorazione della silice fusa superano quelli del vetro comune.
Questo è il motivo principale per cui lo si trova negli strumenti scientifici e nelle apparecchiature per semiconduttori, non nei vetri delle finestre.
Quali sono le differenze di durezza e resistenza al calore tra quarzo e vetro?
Prendi un pezzo di vetro e un cristallo di quarzo, e la fisica risolverà la maggior parte delle controversie prima ancora che tu debba ricorrere a un test di laboratorio. Il quarzo si trova a circa 7 sulla scala di Mohs; il comune vetro sodico-calcico si attesta intorno a 5.5.
Quella fessura significa che il quarzo graffierà il vetro, ma il vetro in genere non è abbastanza duro da graffiare il quarzo. Questo si rivela uno dei metodi più affidabili per distinguere i due materiali.
Il comportamento termico si divide lungo la stessa linea cristallina contro amorfa. Il quarzo conduce il calore si allontana dalla tua pelle più velocemente del vetro.
Ecco perché il quarzo risulta più fresco al tatto.
La silice fusa si spinge ancora oltre: il suo coefficiente di dilatazione termica è così basso da resistere a shock termici che frantumerebbero altri tipi di vetro. E con un punto di rammollimento intorno ai 1680 °C, rispetto ai circa 700-820 °C dei vetri comuni.
Dal punto di vista ottico, entrambi i materiali trasmettono bene la luce visibile, ma le loro prestazioni ai raggi UV sono piuttosto diverse.
La silice fusa ad elevata purezza trasmette luce nell'ultravioletto profondo e nell'infrarosso, motivo per cui viene utilizzata nelle apparecchiature di spettroscopia e nella litografia dei semiconduttori.
Il vetro standard assorbirebbe semplicemente le lunghezze d'onda necessarie agli ingegneri. Gli intervalli dell'indice di rifrazione si sovrappongono a sufficienza, quindi una valutazione visiva della trasparenza raramente fornisce informazioni definitive.
Una delle proprietà del quarzo è la piezoelettricità.
Il quarzo cristallino genera una piccola carica elettrica sotto sforzo meccanico, conseguenza diretta della sua struttura cristallina; è proprio per questo motivo che i cristalli di quarzo vengono utilizzati negli orologi e negli oscillatori.
Il vetro non possiede una capacità equivalente, sebbene entrambi i materiali siano di per sé eccellenti isolanti elettrici.
Come si può distinguere il quarzo dal vetro a casa?
Non serve un laboratorio per ottenere una risposta sicura. Combina due o tre di questi test, poiché Nessun controllo è infallibile da solo, soprattutto se confrontato con il quarzo sintetico di alta qualità.
- Test di resistenza ai graffi. Trova un bordo poco visibile e prova a graffiare il vetro con una punta che sospetti sia di quarzo. Il quarzo dovrebbe lasciare un segno; il vetro non graffierà il quarzo (fallo su un pezzo di vetro di scarto, mai su un oggetto finito a cui tieni).
- Test di sensibilità al freddo. Tieni il pezzo in mano per qualche secondo, poi premilo contro la parte interna del polso o il labbro superiore. Per una lettura più dettagliata, raffreddalo prima per circa 30 secondi. Il quarzo rimane notevolmente più freddo più a lungo perché conduce il calore dalla pelle più velocemente del vetro.
- Ispezione con lente d'ingrandimento. Osservate al microscopio con un ingrandimento di 10x alla ricerca di minuscole bolle rotonde. Le bolle sferiche indicano fortemente la presenza di vetro; le linee di crescita naturali, i veli o le inclusioni minerali suggeriscono invece la presenza di quarzo.
- Controllo della lampada UV. Alcune varietà di quarzo naturale presentano una debole fluorescenza sotto la luce UV in un modo che il vetro artificiale in genere non riesce a replicare.
Suggerimento: Eseguite tutti e quattro i test prima di trarre una conclusione. Il quarzo sintetico prodotto in laboratorio può superare i test di durezza e termici con la stessa affidabilità del quarzo naturale, quindi spesso la lente d'ingrandimento si rivela l'elemento decisivo in caso di parità.
Quando è consigliabile scegliere il quarzo al posto del vetro?
La silice fusa giustifica il suo prezzo elevato nell'ottica per raggi ultravioletti profondi, nella produzione di semiconduttori e nella vetreria da laboratorio per alte temperature, ovunque l'estrema resistenza al calore o la trasparenza ai raggi UV giustifichino effettivamente il costo.
Il vetro sodico-calcico e il vetro borosilicato ricoprono quasi tutto il resto. Finestre, bicchieri di uso quotidiano e pirofile, perché sono più economici da produrre e sufficientemente resistenti per questi usi.
In gioielli e decorazioni per la casa, il calcolo si sposta di nuovo. Il quarzo naturale porta autentiche inclusioni minerali, sottili variazioni di colore e una storia che le imitazioni del vetro non possono replicare, sebbene le alternative al vetro siano più economiche.
Se stai pesando pezzi di quarzo più grandi Per una stanza, gli stessi criteri di purezza e inclusione del test con la lente d'ingrandimento si applicano su una scala più ampia.
Cosa ho imparato reperendo quarzo per gioielli
Le persone presumono “quarzo vero" risolve la questione dell'autenticità, ma non del tutto. Il quarzo coltivato in laboratorio è chimicamente identico al quarzo naturale."
Stessa struttura cristallina, stessa durezza, stessa sensazione di freddo al tatto.
La vera domanda che gli acquirenti dovrebbero porsi non è se sia naturale o finto. È naturale contro sintetico rispetto all'imitazione del vetro, perché solo quest'ultima rappresenta un vero e proprio peggioramento in termini di durata e carattere.
Preferirei che un acquirente comprasse un orologio in quarzo sintetico, con indicazione chiara del materiale, piuttosto che uno in vetro, senza specificarne la composizione, venduto a prezzi da quarzo.
Chiedete direttamente al venditore se un oggetto è naturale o coltivato in laboratorio e, se non potete esaminarlo di persona, chiedete una foto scattata con una lente d'ingrandimento. Un venditore che esita a rispondere a una di queste domande vi sta dicendo qualcosa.
Le politiche di reso affidabili esistono proprio per questo motivo, e dovresti utilizzarle senza esitazione se un articolo, una volta ricevuto, non corrisponde alla descrizione.
— Veronica
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fonti
- Cos'è il vetro al quarzo? Proprietà, gradi, usi e guida tecnica.
- Come distinguere il vetro dal quarzo — La scienza
- Quarzo contro vetro: come distinguerli (con foto)
- Quarzo fuso — Wikipedia
FAQ
Come si fa a distinguere se un oggetto è di quarzo o di vetro?
Per distinguere le bolle dalle inclusioni naturali, è necessario combinare un test di graffio, un test di sensazione al freddo e un controllo con lente d'ingrandimento. Il quarzo graffia il vetro, rimane freddo più a lungo e raramente presenta le bolle perfettamente rotonde tipiche del vetro lavorato.
Il quarzo è migliore del vetro?
Nessuno dei due eccelle in assoluto. Il quarzo supera il vetro in termini di durezza, resistenza agli shock termici e trasmissione dei raggi UV, ma il vetro comune è più economico, più facile da produrre e perfettamente adeguato per usi quotidiani come finestre e bicchieri.
Il quarzo è fondamentalmente vetro?
No, non dal punto di vista strutturale. Il quarzo è cristallino con un reticolo atomico ordinato, mentre il vetro è amorfo con una rete atomica disordinata; la silice fusa è l'eccezione, chimicamente simile al quarzo ma comunque amorfa come il vetro.
Un cristallo di quarzo può graffiare il vetro?
Sì. Il quarzo ha una durezza di circa 7 sulla scala di Mohs, rispetto al vetro comune che si attesta intorno a 5.5, quindi il quarzo graffierà il vetro, mentre il vetro non graffierà il quarzo.
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