Корунд

Корунд — кристална форма на алуминиум оксид () која обично содржи траги од железо, титан, ванадиум и хром. Тоа е минерал што формира карпи. Корундот е природно проѕирен материјал, но може да има различни бои во зависност од присуството на нечистотии од преодни метали во неговата кристална структура. Корундот има два основни видови скапоцени камења: рубин и сафир. Рубините се црвени поради присуството на хром, а сафирите покажуваат низа бои во зависност од тоа кој преоден метал е присутен. Редок вид сафир, сафир падпарадша, е розово-портокалов.

Името „корунд“ е изведено од тамилско - дравидскиот збор kurundam (рубин-сафир) (што на санскрит се појавува како kuruvinda).

Поради тврдоста на корундот (чистиот корунд е дефиниран да има 9,0 според Мосовата скала), тој може да ги изгребе речиси сите други минерали. Шмирглата, вид корунд без вредност како скапоцен камен, најчесто се употребува како абразив на шмиргла и на големи алатки што се користат при обработка на метали, пластика и дрво. Тоа е црна грануларна форма на корунд, во која минералот е интимно измешан со магнетит, хематит или херцинит.

Покрај својата тврдост, корундот има густина од , што е невообичаено високо за проѕирен минерал составен од елементи со ниска атомска маса алуминиум и кислород.

Геологија и појава лево|мини|180x180пкс|Корунд од Бразил, големина околу 2 х 3 см Корундот се јавува како минерал во лискунски шкрилци, гнајс и некои мермери во метаморфни терански површини. Исто така, се јавува во нискосилициумски магматски сиенит и нефелински сиенит. Други појавувања се како маси во непосредна близина на ултрамафични интрузиви, поврзани со лампрофирски насипи и како големи кристали во пегматити. Најчесто се јавува како детритален минерал во потоци и плажни песоци поради неговата тврдост и отпорност на атмосферски влијанија. Најголемиот документиран монокристал на корунд е со големина од околу 65 см х 40 см х 40 см и тежел 152 килограми..

Корундот за абразив се ископува во Зимбабве, Пакистан, Авганистан, Русија, Шри Ланка и Индија. Историски гледано, се ископувал од наоѓалишта поврзани со дунити во Северна Каролина, САД, и од нефелински сиенит во Крејгмонт, Онтарио. Корунд од шмиргла се наоѓа на грчкиот остров Наксос и во близина на Пикскил, Њујорк, САД. Абразивниот корунд се произведува синтетички од боксит.

Четири корундски секири кои датираат од 2500 година п.н.е. од Лиангџу културата и културата Сансингцун биле откриени во Кина..

Синтетички корунд

Во 1837 година, Марк Антоан Годен ги направил првите синтетички рубини со реакција на алуминиум оксид на висока температура со мала количина на хром како боја. Во 1847 година, Ј.Ј. Ебелмен направил бели синтетички сафири со реакција на алуминиум оксид на во борна киселина. Во 1877 година, Френик и Фрајл направиле кристален корунд од кој можеле да се сечат мали камења. Фрими и Огист Вернеј направиле вештачки рубин со јадрено соединување и со малку хром на температури над . Во 1903 година, Вернеј објавил дека може да произведува синтетички рубини на комерцијално ниво користејќи го овој процес на пламенско топење.

Вернејскиот процес овозможува производство на беспрекорни монокристални сафири и рубини со многу поголема големина од онаа што вообичаено се наоѓа во природата. Исто така е можно да се одгледува синтетички корунд со квалитет на скапоцен камен преку флуксен раст и хидротермална синтеза. Поради едноставноста на методите вклучени во синтезата на корунд, големи количини од овие кристали станале достапни на пазарот по дел од цената на природните камења.

Синтетичкиот корунд има помало влијание врз животната средина од природниот корунд, бидејќи избегнува деструктивно рударство и зачувува ресурси. Сепак, неговото производство е енергетски интензивно, придонесува за емисии на јаглерод доколку се употребат фосилни горива и вклучува хемикалии кои можат да претставуваат ризик.

Освен за украсна употреба, синтетичкиот корунд се употребува и за производство на механички делови (цевки, лежишта и други машински обработени делови), оптика отпорна на гребење, кристали за часовници отпорни на гребење, прозорци за инструменти за сателити и вселенски летала (поради неговата проѕирност во ултравиолетовиот до инфрацрвениот опсег) и ласерски компоненти. На пример, главните огледала на детекторот за гравитациски бранови KAGRA се сафири, Корундот се употребува и во развојот на керамички оклоп благодарение на неговата висока цврстина. Defense World.Net, Russia’s Armored Steel-Comparable Ceramic Plate Clears Tests , 5 September 2020, Retrieved 29 December 2020

Структура и физички својства лево|мини|250x250пкс|Кристална структура на корунд десно|мини|250x250пкс|Моларен волумен наспроти притисок на собна температура Корундот кристализира со тригонална симетрија во просторната има параметри на решетката и при стандардни услови. Единицата ќелија содржи шест формулни единици.

Цврстината на корундот е чувствителна на површинската грубост и кристалографската ориентација. Може да биде 6–7 MPa·m за синтетички кристали, и околу 4 MPa·m за природно.

Во корундовата решетка, атомите на кислород формираат малку искривено шестаголно затворено пакување, во кое две третини од октаедарските места помеѓу јоните на кислород се опфатени од алуминиумски јони. Отсуството на алуминиумски јони од едно од трите места ја нарушува симетријата на затворено пакување, намалувајќи ја симетријата на просторната група и триаголната кристална класа.Структурата на корундот понекогаш се опишува како псевдохексагонална структура.

Јанговиот модул на корундот (сафир) бил објавен од многу различни извори со вредности што варираат помеѓу 300 и 500 GPa, но најчесто цитирана вредност што која се употребува за пресметки е 345 GPa. . Јанговиот модул зависи од температурата и е објавен во насока како 435 GPa на 323 K и 386 GPa на 1.273 K. Модулот на смолкнување на корундот е 145 GPa, а модулот на волумен е 240 GPa..

Монокристалните корундски влакна имаат потенцијални примени во високотемпературни композити, а Јанговиот модул е многу зависен од кристалографската ориентација по должината на оската на влакното. Влакното покажува максимален модул од 461 GPa кога кристалографската c-оска е порамнета со оската на влакното, а минимални модули ~373 GPa кога насока оддалечена 45° од c-оската е порамнета со оската на влакното.

Тврдоста на корундот мерена со вдлабнување при ниски оптоварувања од 1-2 N е пријавена како 22-23 GPa во главните кристалографски рамнини: (0001) (базална рамнина), (10 0) (ромбоедарска рамнина), (11 0) (призматична рамнина) и (10 2). Тврдоста може значително да се намали под високи оптоварувања на вдлабнување. Падот во однос на оптоварувањето варира во зависност од кристалографската рамнина поради разликата во отпорноста на пукнатини и ширењето помеѓу насоките. Еден екстремен случај се гледа во рамнината (0001), каде што тврдоста под големо оптоварување (~1 kN) е речиси половина од вредноста под ниско оптоварување (1-2 N).

Поликристалниот корунд формиран преку синтерување и третиран со процес на топло изостатичко пресување може да постигне големини на зрната во опсег од 0,55-0,7 μm, а измерено е дека има цврстина на свиткување во четири точки помеѓу 600 и 700 MPa и цврстина на свиткување во три точки помеѓу 750 и 900 MPa.

Тип на структура Поради неговата распространетост, корундот станал и име на главен тип на структура ( тип на корунд) што се наоѓа во разни бинарни и тернерни соединенија.

Наводи

Категорија:Триаголни минерали Категорија:Супертврди материјали Категорија:Оксидни минерали Категорија:Луминисцентни минерали Категорија:Индустриски минерали Категорија:Минерали на алуминиумот