Háromszöges kvarc kristályszerkezete, a kristály megnyúlási irányából (c tengely irányából). A jobb felső sarokban az „építőkő”, az SiO4 tetraéder. Fehér pontozott vonal jelzi a hatos spirál lefutását, fehér szaggatott vonal pedig a hármas spirál lefutását. A szerkezeti ábra Frank Hoffmann munkája (University of Hamburg, crystalsymmetry.wordpress.com).
A kvarc egyszerű vegyület. Összesen két kémiai elem, a szilícium és az oxigén atomjaiból alakul ki. A szilícium- és oxigénatomokat erős kovalens kötés tartja össze.
Az atomok térbeli rendje is egyszerű: minden oxigénatom két szilíciumhoz kapcsolódik, és minden szilíciumatom négy, tőle azonos távolságban lévő oxigénnel alakít ki egyformán erős kémiai kötést. Ez a szilícium + négy oxigén alakzatot nevezik – geometriai formájára utalva – szilikát (SiO4) tetraédernek, amely a kép jobb felső sarkában látható. A tetraéder közepén ül a szilíciumatom, és a tetraéder csúcsain, egymástól egyenlő távolságra foglalnak helyet az oxigénatomok. A tetraéderek minden (oxigén)csúcsa közös egy másik tetraéderrel, így a tetraéderek térrácsot hoznak létre. Ez a térrács “csavaros”: hármas és hatos tetraéder spirálokból áll. A hármas spirálokban egy csavart (360°-os kanyarulatot) három kapcsolódó tetraéder tesz ki, míg a hatos spirálban hat.
A spirálok a szerkezetben párhuzamosan futnak a kristályok megnyúlási irányával (“c kristálytani tengely”), a hatos spirálok ráadásul kettőzöttek, mintha két rugót egymásba csúsztatnánk. A spirálok csavarodhatnak jobbra (az óramutató járásával megegyezően) és balra (az óramutató járásával ellentétesen) is, de egy kristályon belül mindig csak egyféleképp (a hatos spirálok az egyik, a hármas spirálok a másik irányba). Ennek megfelelően két kvarcszerkezet van, és ezek egymásnak tükörképei. “Bal kvarc” esetén a hatos spirál “balra” csavarodik, “jobb kvarc” esetén pedig “jobbra”.
