Général
Numéro CAS	14808-60-7 (α) 99439-28-8 (β)
Classe de Strunz	[+] 4.DA.05
Classe de Dana	[+] 75.1.3.1
Formule chimique	SiO2
Identification
Masse formulaireb	60,0843 ± 0,0009 uma O 53,26 %, Si 46,74 %,
Couleur	variée : incolore, blanc (le plus souvent), gris, jaune, violet, rose, brun, noir, verdâtre, bleuâtre, rouge, vert
Classe cristallineet groupe d’espace	trigonale-trapézoédrique, P3121 ou P3221 suivant le sens de l’enroulement des hélices de tétraèdres SiO4
Système cristallin	trigonal
Réseau de Bravais	hexagonal
Macle	cf. article
Clivage	rarement observable sur [1011], [0111], [1010]
Cassure	conchoïdale
Habitus	prisme hexagonal terminé par deux rhomboèdres (quartz α) ou par une bipyramide hexagonale (quartz β)
Jumelage	oui
Échelle de Mohs	7 (moins pour les variétés impures)
Trait	blanc
Éclat	gras, vitreux, blanc
Propriétés optiques
Indice de réfraction	no = 1,5442 ne = 1,5533
Pléochroïsme	faible
Biréfringence	Δ = 0,0091 ; uniaxe positif
Pouvoir rotatoire	21,73°/mm1 à 20 °C et à 589 nm
Dispersion	2 vz ~ 0-10°
Fluorescence ultraviolet	en fonction des impuretés
Transparence	transparent à opaque
Propriétés chimiques
Densité	2,65 constante
Température de fusion	1650 (±75) °C
Fusibilité	ne fond pas mais crépite point d’ébullition : 2 230 °C
Solubilité	soluble dans HF2
Comportement chimique	très stable, sauf dans l’acide fluorhydrique ou la soude très concentrée
Propriétés physiques
Coefficient de couplage électromécanique	k=10 %
Magnétisme	aucun
Radioactivité	aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le quartz est une espèce minérale du groupe des silicates^{c, sous-groupe des tectosilicates, composé de dioxyde de silicium, ou silice, de formule chimique SiO₂, avec des traces de différents éléments tels que Al, Li, B, Fe, Mg, Ca, Ti, Rb, Na, OH.}

Il se présente sous la forme ou bien de grands cristaux incolores, colorés ou fumés, ou bien de cristaux microscopiques d’aspect translucide.

Constituant 12 % (en masse) de la lithosphère, le quartz est le minéral le plus commun (l’oxygène et le silicium sont respectivement les premier et deuxième constituants, par ordre d’importance, de la lithosphère) ; c’est un composant important du granite, dont il remplit les espaces résiduels, et des roches métamorphiques granitiques (gneiss, quartzite) et sédimentaires (sable, grès).

Historique de la description et appellations

Étymologie

L’étymologie du mot quartz n’est pas évidente. La première hypothèse vient du mot « quaterz » ou « quaderz » qui jusqu’au xvi^e siècle désigne les mauvais minerais. Une autre hypothèse est la contraction du mot allemand « gewärz » (excroissance, germe).

Le terme quartz au Moyen Âge s’appliquait à tous les cristaux. C’est Georgius Agricola qui a restreint le terme aux cristaux de roche.

Synonymes

• alpha-quartz, quartz-alpha, quartz α (non chauffé ou chauffé à moins de 573 °C — température au-delà de laquelle l’α-quartz se transforme en β-quartz)
• azetulite (incorrect), azeztulite (marque de commerce)
• conite  (Mac Culloch)³
• dragonite4
• konilite (variante de conite)5
• lodolite (quartz à inclusion du Minas Gerais)

Nom vernaculaire[

• L’expression « cristal de roche » désigne le quartz hyalin (c’est-à-dire transparent comme le verre).

Critères de reconnaissance

Observation visuelle

Les cristaux de quartz se présentent souvent comme des masses ressemblant à du verre, de teinte gris laiteux et à l’éclat gras, sans forme cristalline spécifique. Ces cristaux se sont formés tardivement et ont occupé l’espace entre des cristaux développés plus précocement.

Les cristaux de quartz dont la croissance s’est effectuée à partir d’un substratum montrent des faces prismatiques et se terminent par une pyramide (l’autre extrémité étant englobée dans la roche). Certains quartz qui se sont développés au sein de sédiments peuvent montrer des pyramides à leurs deux extrémités (quartz bipyramidés des hyacinthes de Compostelle, dans le Trias des Pyrénées et des Asturies)^6.

Reconnaissance au microscope polarisant

En lumière polarisée non analysée :

• limpide ;
• blanc ;
• xénomorphe.

En lumière polarisée analysée :

• extinction roulante.

Caractéristiques physico-chimiques

Variétés

• Variétés cristallines
  • l’améthyste
  • l’amétrine
  • la citrine
  • le quartz fumé ou morion
  • le quartz hématoïde
  • le quartz prase
  • le quartz rose

• Variétés cryptocristallines
  • calcédoine (silex, agate, onyx, cornaline, chrysoprase, jaspe (mélange de quartz et de calcédoine), héliotrope (jaspe vert à taches rouges)).

Cristallographie

C’est en 1907 que le cristallographe allemand Otto Muegge (Mügge) a montré les différences qui existaient entre le quartz α, qui est le polymorphe décrit ici, et le quartz β.

La structure cristalline est hexagonale à haute température (quartz β, groupe d’espace P6₄21 ou P6₂21), trigonale à basse température (quartz α, groupe d’espace P3₁21 ou P3₂21). L’enroulement des hélices de tétraèdres SiO₄ peut se faire dans les deux sens, gauche ou droit, ce qui explique les deux groupes d’espace pour chacun des polymorphes, β et α.

Les paramètres de la maille conventionnelle du quartz α sont : = 4,913 3 Å, = 5,405 3 Å (Z = 3; V = 113,00 Å³), sa densité calculée est 2,65 g/cm³.

Problème de classification

Bien que la structure cristalline du quartz alpha soit décrite dans la plupart des textes français de minéralogie comme étant « hexagonale, système rhomboédrique », Massimo Nespolo, professeur de minéralogie et cristallographie, affirme que cette classification serait erronée^{7. Le quartz α en fait cristallise dans le groupe d’espace P3₁21 (quartz gauche) ou P3₂21 (quartz droit), à réseau hexagonal, comme indiqué par le symbole « P ». Le système cristallin du quartz α est donc trigonal, car le quartz α contient un axe d’ordre trois comme élément de symétrie d’ordre le plus élevé. Le terme « rhomboédrique » s’applique au réseau, mais le réseau du quartz est toujours hexagonal. D’après cet auteur, il ne faut donc pas confondre la nomenclature du « système cristallin », d’où le terme rhomboédrique est absent, avec celle du « système réticulaire », d’où le terme trigonal est absent. Dans le système réticulaire, un cristal rhomboédrique correspondra à un cristal trigonal dans le système cristallin. Cependant, un cristal qui appartient au système cristallin trigonal peut avoir un réseau soit rhomboédrique, soit hexagonal, d’où la possibilité d’appartenance aux deux systèmes réticulaires. L’article sur la structure cristalline présente une explication plus complète du problème.}

Le quartz présente aussi la particularité d’être classé parmi les silicates et particulièrement dans les tectosilicates, si l’on suit la classification de Dana, mais il est également classé dans les oxydes (dioxyde de silicium) si l’on suit la classification de Strunz. Dans le présent article il a été classé volontairement dans la classe des silicates alors que Wikipédia a choisi pour la minéralogie la classification de Strunz, la silice étant en effet l’archétype des silicates. Ceci montre la difficulté qui existe parfois à la mise en place d’une classification en sciences naturelles.