Tìm hiểu các thành phần lẫn trong đá thạch anh

Cùng tìm hiểu về các thành phần lẫn trong đá thạch anh ngay trong bài viết này, giúp bạn hiểu rõ hơn về đá thạch anh và những ứng dụng của loại đá này trong đời sống hàng ngày.

1. Khái quát về đá thạch anh

1.1 Đá thạch anh là gì?

Đá thạch anh là loại đá quý được cấu thành từ nhiều hợp phần khác nhau của các loại đá, được phun lên từ những tầng mắc ma sâu trong lòng đất từ 4 – 10 km. Từ thạch anh có thể biến chất để tạo thành ngọc bích, opal, quartzit hoặc dạng tinh thể lớn của thạch anh khác.

Cấu trúc chính của thạch anh là nguyên tố Silic và Oxy, sắp xếp theo tỷ lệ 2:1 nhằm tạo nên kết cấu có hình lục phương chồng khiết lẫn nhau. Có một ngoại lệ đó là thạch anh hốc được hình thành từ chất khí của dung nham trong tự nhiên. Trong quá trình dung nham phun trào, một lượng chất khi len lỏi vào hốc đá và tạo nên tinh thể thạch anh sau hàng chục nghìn năm.

1.2 Đá thạch anh có ở đâu?

Trên thế giới, các mỏ đá thạch anh có độ tinh khiết cao tập trung nhiều tại khu vực mỏ Bắc Carolina và Spruce Pine. Tại Việt Nam, loại đá này được khai thác tại Thanh Hóa và một số địa phương thuộc Tây Nguyên như Bảo Lộc, Gia Nghĩa, Kontum.

1.3 Các loại đá thạch anh phổ biến

Trên thế giới hiện nay có khoảng 10 loại đá thạch anh, cụ thể:

• Clear quartz: Thạch anh trắng
• Amethyst: Thạch anh tím
• Rose quartz: Thạch anh hồng
• Citrine: Thạch anh vàng
• Smoky quartz: Thạch anh ám khói chia thành Ám khói đen và ám khói vàng
• Morion: Thạch anh đen
• Green Aventurine: Thạch anh xanh
• Rutilated Quartz: Thạch anh tóc bao gồm thạch anh tóc vàng, tóc đỏ, tóc đen, tóc xanh,…
• Scenic Quartz: Thạch anh ưu linh hay còn gọi là Landscape Quartz hay Garden Quartz.
• Tiger’s eye: Thạch anh đá mắt hổ

2. Cấu tạo của đá thạch anh

2.1 Các thành phần lẫn trong đá thạch anh

Những thành phần lẫn trong đá thạch anh quyết định đến tính chất lý – hóa của loại đá này. Về nguyên tắc, đá thạch anh có cấu tạo từ Silicon & Oxy với công thức hóa học chung là SiO2.

Tuy nhiên trên thực tế trong đá thạch anh có thể chứa lẫn thêm nguyên tử Nhôm (Al). Nguyên tử này thay thế cho Silicon (Si) và cùng với đó là sự cân bằng điện tích do các nguyên tử nhỏ như Natri, Hydrogen, Titan, Sắt, Magie,… duy trì. Mặc dù, những tạp chất kể trên chỉ chiếm % rất nhỏ trong kết cấu đá thạch anh. Tuy nhiên, chúng có thể làm thay đổi màu sắc với từng chỉ số năng lượng khác nhau.

Một trường hợp khác là Nhôm (Al) thế chỗ Silicon (Si) làm cho thạch anh hình thành nên tinh thể nhiều màu sắc, mang chỉ số năng lượng Bovis khác nhau. Ngoài thành phần chính là SiO2 thì trong đá thạch anh còn chứa những chất như NaCl, CO2, CaCO3,… Đây là loại những biến đa hình, bao gồm đến 3 biến thể độc lập là Cristobalit, Tridimit và thạch anh. Tùy vào nhiệt độ mà các biến thế này tồn tại ở một dạng cụ thể.

2.2 Thạch anh cấu trúc tinh thể

Trong hệ lục phương, biến thể nhiệt độ cao của đá thạch anh sẽ kết tinh. Trong hệ tam phương, biến thể thạch anh vững bền kết tinh ở nhiệt độ dưới 573 °C. Thông thường, dạng lưỡng tháp lục phương với những mặt lăng trụ ngắn hoặc không có là dạng tinh thể thường gặp nhất.

Trong tự nhiên, dạng tinh thể thạch anh thường gặp nhất là các mặt khối thoi r [1011] và z [0111]; mặt m [0111] và có vết khía ngang trên mặt; lưỡng tháp phức tam phương s [1121], khối mặt thang x [5161][1],…

Các nhà khoa học cho biết dạng tinh thể lăng trụ sáu phương với những mặt lưỡng tháp vị trí hai đầu chính là dạng tinh thể lý tưởng nhất của loại đá thạch anh. Tuy nhiên trong thực tế, đá thạch anh thường có dạng lăng trụ sáu phương với mặt tháp ở trên vì chúng đã gắn một đầu vào đá vây quanh bên dưới.

2.3 Thạch anh cấu trúc Alpha & Beta

• Cấu trúc Alpha (thấp) dễ bị phá vỡ khi nhiệt độ vượt 573 °C (1.063 °F)
• Cấu trúc Beta với công thức SiO4 ổn định, không xảy ra phản ứng khi gặp mức nhiệt trên 573 °C

Cấu trúc Alpha và Beta của đá thạch anh có sự liên hệ chặt chẽ, mật thiết với mức nhiệt 573 ° C. Ở mức nhiệt 867 ° C, thạch anh ở dạng cấu trúc Beta sẽ chuyển thành Tridymite. Tuy nhiên quá trình chuyển đổi này thường chậm vì phá vỡ liên kết xảy ra để tạo thành một cấu trúc mở. Trong điều kiện áp suất rất cao, cấu trúc Alpha của thạch anh có thể biến đổi thành Coesite. Nếu áp suất cao hơn nữa sẽ biến thành Stishovite.

3. Tính chất nổi bật của đá thạch anh

3.1 Tính chất vật lý

Thạch anh đạt độ cứng 7 trên thang đo Mohs, là một loại đá quý có độ cứng khá cao.

Loại đá này sẽ bị biến dạng khi chịu tác động bởi điện năng. Cụ thể, phân tử được nạp vào điện tích dương dần chuyển thành đầu cực âm và ngược lại. Cuối cùng, những tinh thể bước vào quá trình giãn nở – co lại dựa theo cơ trục định hướng của cấu trúc cắt từ các thanh đá.

Biến thể đá thạch anh có khả năng phát quang. Khi đặt đá dưới ánh sáng sẽ phát ra màu sắc đẹp như thạch anh nâu đỏ, thạch anh tóc vàng, thạch anh tóc đỏ,… đẹp mắt.

3.2 Tính chất hoá học

Tùy vào áp suất, nhiệt độ, cấu trúc bề mặt và sự biến đổi cấu trúc mà SiO2 có mức độ tan trong nước khác nhau. Khi trong điều kiện áp suất cao và trên 100 độ C, thạch anh tan nhanh. H4SiO4 : SiO2 + 2 H2O → H4SiO4

Thạch anh thường trơ và không phản ứng với chất khác trong điều kiện nhiệt độ phòng. Ngoài ra, axit cũng không thể tấn công được loại đá thạch anh này.

Trong dung dịch kiềm gốc OH (ví dụ KOH), SiO2 phản ứng chậm. Tùy vào kích cỡ và sự biến đổi tinh thể mà tốc độ này khác nhau. Trong dung dịch kiềm nóng, thạch anh kết tinh hòa tan siêu chậm. Song song đó, SiO2 dạng tinh thể ở nhiệt độ phòng sẽ hòa tan dễ hơn.  SiO2 + 2 KOH → K2SiO3 + H2O.

Thạch anh giữ vai trò như axit và xảy ra phản ứng với khoáng kiềm trong những môi trường địa chất nhiệt độ cao. Một ví dụ tiêu biểu là trong quá trình biến chất đá ở điều kiện trên 600 độ C, thạch anh và canxit có thể hình thành khoáng wollastonite Ca3Si3O9: 3 SiO2 + 3 CaCO3 → Ca3Si3O9 + 3 CO2.

3.3 Tính chất quang học

• Đá thạch anh có chiết suất: 1.53-1.54
• Lưỡng chiết suất của đá thạch anh là 0.009

Các màu đá thạch anh rất đa dạng, thay đổi linh hoạt tùy vào sự có mặt của Nhôm, Sắt, Magie, Hydro, Titan,… trong cấu trúc đá thạch anh hoặc các nguyên tử Lithium và Natri cộng hưởng dưới nhiệt độ biến đổi cấu trúc (SiO2).

Bản chất đá thạch anh là tính phát quang, tạo ra màu sắc đẹp mắt dưới ánh sáng. Ngoài ra, loại đá quý này còn có hiệu ứng mắt hổ, mắt mèo và ánh sao,.. cho ra đời sản phẩm đá quý có vẻ đẹp độc đáo với giá thành cao.

4. Tác dụng chung của các loại đá thạch anh

4.1 Tác dụng đá thạch anh trong đời sống

Trong đời sống hàng ngày, đá thạch anh được sử dụng để làm trang sức như vòng cổ, hoa tai, vòng tay, nhẫn,…

4.2 Tác dụng đá thạch anh trong phong thuỷ

Đá thạch anh là loại đá quý hình thành sâu trong lòng đất và mang năng lượng dương cực mạnh. Vì thế thạch anh được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực phong thủy, mang lại nhiều điều may mắn, tốt lành cho cuộc sống, tình yêu, công việc. Ngoài ra, đá thạch anh còn giúp trừ tà, trấn thạch và hóa giải sát khí, giữ cuộc sống an nhiên cho gia chủ.

4.3 Tác dụng đá thạch anh trong ngành công nghiệp

Dựa vào tính chất phát điện của thạch anh, người ta đã sản xuất ra thiết bị kiểm tra tính áp điện để phân biệt đâu là thạch anh thật, đâu là hàng giả.

Ngày nay, thạch anh được sử dụng nhiều trong lĩnh vực điện tử – kỹ thuật điện phục vụ cho mục đích siêu âm, làm các bộ ổn áp hay cộng hưởng áp điện.

Ngoài ra, thạch anh còn sử dụng để lọc nước nhờ mang năng lượng dương, giúp cho nước được sạch sẽ và an toàn hơn.

5. Sàn Thạch Anh Kobler – Vật liệu lát sàn bền vững từ đá thạch anh

Trong lĩnh vực xây dựng và nội thất, đá thạch anh được ứng dụng để sản xuất nên vật liệu lát sàn hiệu quả, thu hút sự thịnh vượng phong thuỷ. Sàn Thạch Anh Kobler chuẩn Đức là dòng sản phẩm được ưa chuộng trên thị trường nhờ độ bền cao, tính thẩm mỹ và thân thiện môi trường.

Sàn Thạch Anh Kobler được ứng dụng 3 công nghệ hàng đầu đó là công nghệ G-UV phủ kép – “Double Ultraviolet Lighting” giúp tăng khả năng bảo vệ và duy trì độ bền màu quanh năm. Cool Mixing chống cong vênh, giảm ồn hiệu quả; đồng thời bạn cũng có thể tự lắp đặt sàn nhờ thiết kế hèm khóa thả chốt một bước I4F, tiết kiệm chi phí và thời gian.