Vorlesung: Vom Mineral zum Material: Silicate Vorlage 3.1 3. Quarz: Vom Sand zur Uhr 3.1. Polymorphie von SiO2 Modifikation α-Quarz β-Quarz α-Tridymit CNO = 2 β-Tridymit CNSi = 4 α-Cristobalit β-Cristobalit Coesit Keatit CNO = 3 Stishovit CNSi = 6 Si–O [pm] 161 155 161 (156) 161 161 Si–O–Si [o ] 144 (180) 150 (180) 147 (180) ρ [g/cm−3 ] 2.65 2.53 2.36 2.26 2.27 2.33 2.91 3.01 4.39 176-181 Lücke gestopfte Varianten (Al → Si,+Kationen) 2 Si2 O4 LiAlSiO4 (β-Eucryptit) Si2 O4 KNa3 (AlSiO4 )4 (Nephelin) 2 Si2 O4 KAlO2 Stishovit 10 P [GPa] 8 Coesit 6 β −Quarz β −Cristobalit β −Tridymit α −Tridymit α −Cristobalit Übersicht wichtiger SiO2 -Modifikationen fl. Glas β −Cristobalit β −Tridymit 4 β −Quarz β −Quarz α −Quarz Tridymit Cristobalit 1713 1470 867 1000 1200 1400 1600 1800 573 800 120 600 fl. 200 α −Quarz 2 T[°C] T[°C] p-T-Phasendiagramm von SiO2 offenere Strukturen, abnehmende Dichte langsame Umwandlung mit Bindungsbruch rekonstruktive PU (nach Buerger) metastabil auch bei RT erhältlich Rechts−Quarz schmelzbar bei schnellem Erhitzen β −Tridymit Hoch−Tridymit 120−160°C α −Quarz α −Tridymit Tief−Quarz Tief−Tridymit 1470°C β −Cristobalit 1713°C flüssig Hoch−Cristobalit 200−280°C α −Cristobalit Tief−Cristobalit kleine Änderungen 573°C 867°C displazive PU Hoch−Quarz reversibel β −Quarz Links−Quarz Brasilianer−Zwilling (r+l) bei allen Temperaturen metastabil relativ zu α −Quarz Normaldruckphasen und Phasenumwandlungen von SiO2 Dauphineer−Zw. (r+r) Dauphineer−Zw. (l+l) Kombination von Dauphineer− und Brasilianer−Gesetz Quarz Tridymit Cristobalit Zwillingsbildung von Tiefquarz
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