Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с карборундом .
Корунд
Несколько кристаллов корунда.jpg
Общий
КатегорияОксидный минерал - группа гематита
Формула
(повторяющаяся единица)		Оксид алюминия , Al
2О
3
Классификация Струнца4.CB.05
Классификация Дана4.3.1.1
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классШестиугольный скаленоэдр ( 3 м)
Символ HM : ( 3 2 / м)
Космическая группаR 3 c
Ячейкаа = 4,75 Å , с = 12,982 Å ; Z = 6
Идентификация
ЦветБесцветный, серый, золотисто-коричневый, коричневый; фиолетовый, от розового до красного, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый; могут быть цветовыми зонами, в основном серыми и коричневыми
Хрустальная привычкаКрутые бипирамидальные, пластинчатые, призматические, ромбоэдрические кристаллы, массивные или зернистые
TwinningПолисинтетическое двойникование общее
РасщеплениеНет - расставание в 3-х направлениях
ПереломОт конхоидальной до неровной
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса9 (определение минерала) [1]
БлескАдамантин в стекловидное тело
Полосабелый
ПрозрачностьПрозрачный, от полупрозрачного до непрозрачного
Удельный вес3,95–4,10
Оптические свойстваОдноосный (-)
Показатель преломленияn ω = 1,767–1,772
n ε = 1,759–1,763
ПлеохроизмНикто
Температура плавления2044 ° С (3711 ° F)
ПлавкостьНастаиваемый
РастворимостьНерастворимый
Изменяется наМожет превращаться в слюду на поверхностях, вызывая снижение твердости
Другие характеристикиМожет флуоресцировать или фосфоресцировать под УФ-светом
Рекомендации[2] [3] [4] [5]
Основные разновидности
СапфирЛюбой цвет кроме красного
Рубинкрасный
ЭмериЧерный гранулированный корунд тесно перемешан с магнетитом , гематитом или герцинитом

Корунд - это кристаллическая форма оксида алюминия ( Al
2О
3) обычно содержит следы железа , титана , ванадия и хрома . [2] [3] Это рок - образующая минерала . Это также естественно прозрачный материал, но может иметь разные цвета в зависимости от присутствия примесей переходных металлов в его кристаллической структуре. [6] Корунд имеет две основных разновидности драгоценных камней: рубин и сапфир . Рубины имеют красный цвет из-за присутствия хрома , а сапфиры имеют разные цвета в зависимости от того, какой переходный металл присутствует. [6]Редкий вид сапфира, сапфир падпараджа , имеет розово-оранжевый цвет.

Название «корунд» происходит от тамильского - дравидийского слово kurundam (рубин-сапфирового) (появляется в санскрите , как kuruvinda ). [7]

Из-за твердости корунда (чистый корунд имеет значение 9,0 по шкале Мооса ), он может поцарапать почти любой другой минерал. Он обычно используется в качестве абразива для всего, от наждачной бумаги до крупных инструментов, используемых при обработке металлов, пластмасс и дерева. Некоторая часть наждака представляет собой смесь корунда и других веществ, причем эта смесь менее абразивна, со средней твердостью по Моосу 8,0.

В дополнение к своей твердости, корунд имеет плотность 4,02 г / см 3 (251 фунт / куб футов), который является необычно высоким для прозрачного минерала , состоящего из низко- атомной массы элементов алюминия и кислорода . [8]

Геология и местонахождение [ править ]

Корунд из Бразилии , размером около 2 см × 3 см (0,8 дюйма × 1 дюйм)

Корунд встречается как минерал в слюдяных сланцах , гнейсах и некоторых мраморах в метаморфических террейнах . Он также встречается в интрузивах низкокремнистых магматических сиенитов и нефелиновых сиенитов . Другие проявления - это массивы, прилегающие к ультраосновным интрузивам, связанные с дайками лампрофиров, и крупные кристаллы в пегматитах . [5] Он обычно встречается в виде обломочного минерала в песках ручьев и пляжей из-за его твердости и устойчивости к атмосферным воздействиям. [5] Самый большой зарегистрированный монокристалл корунда имел размеры около 65 см × 40 см × 40 см (26 дюймов × 16 дюймов × 16 дюймов) и весил 152 кг (335 фунтов). [9] Рекорд с тех пор был побит некоторыми синтетическими буль . [10]

Корунд для абразивов добывают в Зимбабве, Пакистане, Афганистане, России, Шри-Ланке и Индии. Исторически его добывали из месторождений, связанных с дунитами в Северной Каролине , США, и из нефелиновых сиенитов в Крейгмонте, Онтарио . [5] Эмери -grade корунд находится на греческом острове в Наксос и около Пикскиле, Нью - Йорк , США. Абразивный корунд получают синтетическим способом из бокситов . [5]

В Китае были обнаружены четыре корундовых топора культуры Лянчжоу, датируемых 2500 годом до нашей эры. [11]

Синтетический корунд [ править ]

  • В 1837 году Марк Антуан Годен создал первые синтетические рубины, прореагировав на глинозем при высокой температуре с небольшим количеством хрома в качестве пигмента. [12]
  • В 1847 г. Дж. Дж. Эбельмен создал белые синтетические сапфиры путем взаимодействия оксида алюминия с борной кислотой .
  • В 1877 году Френик и Фрейль изготовили хрустальный корунд, из которого можно было вырезать небольшие камни. Фрими и Огюст Верней изготовили искусственный рубин путем сплавления BaF2и Al2О3 с небольшим количеством хрома при температуре выше 2000 ° C (3630 ° F).
  • В 1903 году Верней объявил, что может производить синтетические рубины в промышленных масштабах, используя этот процесс плавления в пламени . [13]

Процесс Вернейля позволяет производить безупречные монокристаллы сапфира и рубина гораздо большего размера, чем обычно встречаются в природе. Также возможно выращивание синтетического корунда ювелирного качества путем выращивания из флюса и гидротермального синтеза . Из-за простоты методов синтеза корунда на рынке стали доступны большие количества этих кристаллов, что привело к значительному снижению цен в последние годы.

Помимо декоративных применений, синтетический корунд также используется для производства механических деталей (труб, стержней, подшипников и других обработанных деталей), устойчивой к царапинам оптики, устойчивых к царапинам часовых кристаллов, приборных окон для спутников и космических кораблей (из-за его прозрачности в от ультрафиолета до инфракрасного диапазона) и лазерных компонентов. Например, основные зеркала детектора гравитационных волн KAGRA состоят из сапфиров массой 23 кг (50 фунтов) [14], а Advanced LIGO рассматривает сапфировые зеркала весом 40 кг (88 фунтов). [15] Корунд также нашел применение при разработке керамической брони благодаря своей высокой прочности. [16]

Структура и физические свойства [ править ]

Кристаллическая структура корунда
Зависимость молярного объема от давления при комнатной температуре

Корунд кристаллизуется с тригональной симметрией в пространственной группе R 3 c и имеет параметры решетки a = 4,75 Å и c = 12,982 Å при стандартных условиях. Элементарная ячейка содержит шесть формульных единиц.

Вязкость корунда зависит от шероховатости поверхности [17] [18] и кристаллографической ориентации. [19] Оно может составлять 6–7 МПа · м ½ для синтетических кристаллов [19] и около 4 МПа · м ½ для природных. [20]

В решетке корунда атомы кислорода образуют слегка искаженную гексагональную плотную упаковку , в которой две трети промежутков между октаэдрами заняты ионами алюминия.

См. Также [ править ]

  • Оксид алюминия
  • Драгоценный камень
  • Рубин - красный корунд
  • Сапфир - голубоватый корунд
  • Шпинель - природный и синтетический минерал, который часто принимают за корунд.
  • Вернейский процесс

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Шкала твердости Мооса" . Коллекционный уголок . Минералогическое общество Америки . Проверено 10 января 2014 .
  2. ^ a b Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте С., ред. (1997). "Корунд". Справочник по минералогии (PDF) . III Галогениды, гидроксиды, оксиды. Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN  0962209724.
  3. ^ а б «Корунд» . Mindat.org .
  4. ^ «Корунд» . Webmineral.com . Архивировано из оригинального 25 ноября 2006 года.
  5. ^ a b c d e Hurlbut, Cornelius S .; Кляйн, Корнелис (1985). Справочник по минералогии (20-е изд.). Вайли. стр.  300 -302. ISBN 0-471-80580-7.
  6. ^ a b Джулиани, Гастон; Оненштеттер, Даниэль; Фаллик, Энтони Э .; Крупа, Ли; Фэган; Эндрю Дж. (2014). «Геология и генезис месторождений драгоценного корунда». Драгоценный корунд . Ворота исследований: Минералогическая ассоциация Канады. С. 37–38. ISBN 978-0-921294-54-2.
  7. ^ Харпер, Дуглас. «корунд» . Интернет-словарь этимологии .
  8. ^ "Минеральный корунд" . galleries.com .
  9. ^ Rickwood, PC (1981). «Самые большие кристаллы» (PDF) . Американский минералог . 66 : 885–907.
  10. ^ "Rubicon Technology растет 200 кг "супер були " " . Светодиод внутри . 21 апреля 2009 г.
  11. ^ "Китайцы впервые использовали алмаз" . BBC News . BBC. Май 2005 г.
  12. ^ Дюрок-Даннер, JM (2011). «Необработанный желтовато-оранжевый сапфир, проявляющий свой естественный цвет» (PDF) . Журнал геммологии . 32 (5): 175–178. DOI : 10.15506 / jog.2011.32.5.174 . Архивировано из оригинального (PDF) 16 мая 2013 года.
  13. ↑ Бахадур (1943). «Справочник драгоценных камней» . Проверено 19 августа 2007 года .
  14. ↑ Хиросе, Эйити; и другие. (2014). «Сапфировое зеркало для детектора гравитационных волн КАГРА» (PDF) . Physical Review D . 89 (6): 062003. DOI : 10,1103 / PhysRevD.89.062003 .
  15. ^ Биллингсли, GariLynn (2004). «Компоненты Advanced Ligo Core Optics - выбор снизу» . Лаборатория LIGO . Дата обращения 6 февраля 2020 .
  16. ^ Defense World.Net, Российская бронированная сталь-сопоставимая керамическая пластина проходит испытания , 5 сентября 2020 г., проверено 29 декабря 2020 г.
  17. ^ Фарзин-Nia, Фаррох; Стерретт, Терри; Сирни, Рон (1990). «Влияние механической обработки на вязкость разрушения корунда» . Журнал материаловедения . 25 (5): 2527–2531. DOI : 10.1007 / bf00638054 . S2CID 137548763 . 
  18. ^ Беккер, Пол Ф. (1976). «Анизотропия трещиностойкости сапфира». Журнал Американского керамического общества . 59 (1–2): 59–61. DOI : 10.1111 / j.1151-2916.1976.tb09390.x .
  19. ^ a b Видерхорн, С.М. (1969). «Разрушение сапфира». Журнал Американского керамического общества . 52 (9): 485–491. DOI : 10.1111 / j.1151-2916.1969.tb09199.x .
  20. ^ «Корунд, оксид алюминия, оксид алюминия, 99,9%, Al2О3" . www.matweb.com .