Прејди на содржината

Корунд

Од Википедија — слободната енциклопедија
Корунд
Општо
КатегоријаОксиден минерал – Хематитска група
ФормулаAl2O3
Штрунцова класификација4.CB.05
Данина класификација4.3.1.1
Просторна групаR3c (No. 167)
Единична ќелијаa = 4.75 Å, c = 12.982 Å; Z = 6
Распознавање
БојаБезбојна, сива, златно-кафеава, кафеава; виолетова, розова до црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, виолетова; може да биде зонирана во боја, астеризирана главно сива и кафеава
ХабитусСтрмни бипирамидални, табеларни, призматични, ромбоедарски кристали, масивни или грануларни
Кристален системТригонален
СраснувањеПолисинтетичко близнење
Цепливостразделба во 3 насоки
ПреломШколкест до нерамномерен
ЖилавостКршлив
Цврстина на Мосовата скала9 (дефинирачки минерал)[1]
СјајАдамантин до стаклесто тело
Огреббезбојност
ПроѕирностПроѕирен до непроѕирен
Специфична тежина3.95–4.10
Оптички својстваЕдноосијален (&минус;)
Показател на прекршувањеnω = 1.767–1.772
nε = 1.759–1.763
ПлеохроизамNone
Точка на топење2,044 °C (3,711 °F)
СпоивостНерастоплив
Се менува воМоже да се претвори во мика на површините, предизвикувајќи намалување на тврдоста
Други особеностиМоже да има флуоресценција или фосфоресценција под УВ светлина
Наводи[2][3][4][5]
Поважни видови
СафирБило која боја освен црвена
Рубинцрвена
ШмирглаЦрн грануларен корунд измешан со магнетит, хематит или херцинит

Корунд — кристална форма на алуминиум оксид (Al
2O
3) која обично содржи траги од железо, титан, ванадиум и хром.[2][3] 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. [6] 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).[7][8]

Поради тврдоста на корундот (чистиот корунд е дефиниран да има 9,0 споредМосовата 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 4.02 g/cm3 (251 lb/cu ft), што е невообичаено високо за проѕирен минерал составен од елементи со ниска атомска маса алуминиум и кислород. [9]

Геологија и појава

[уреди | уреди извор]
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.[10].[11]

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. [5]

Четири корундски секири кои датираат од 2500 година п.н.е. од Лиангџу културата и културата Сансингцун биле откриени во Кина..[12][13]

Синтетички корунд

[уреди | уреди извор]
  • 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.[14]
  • 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 2,000 °C (3,630 °F).
  • Во 1903 година, Вернеј објавил дека може да произведува синтетички рубини на комерцијално ниво користејќи го овој процес на пламенско топење. [15]

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.[16]

Синтетичкиот корунд има помало влијание врз животната средина од природниот корунд, бидејќи избегнува деструктивно рударство и зачувува ресурси.[17][18] Сепак, неговото производство е енергетски интензивно, придонесува за емисии на јаглерод доколку се употребат фосилни горива и вклучува хемикалии кои можат да претставуваат ризик. [19]

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 50 lb (23 kg) сафири, [20] Корундот се употребува и во развојот на керамички оклоп благодарение на неговата висока цврстина. [21] [22]

Структура и физички својства

[уреди | уреди извор]
Кристална структура на корунд
Моларен волумен наспроти притисок на собна температура

Корундот кристализира со тригонална симетрија во просторната има параметри на решетката a = 4.75 Å и c = 12.982 Å при стандардни услови. Единицата ќелија содржи шест формулни единици.[3][23]

Цврстината на корундот е чувствителна на површинската грубост [24][25] и кристалографската ориентација. [26] Може да биде 6–7 MPa·m1/2 за синтетички кристали, [26] и околу 4 MPa·m1/2 за природно.[26]

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.[27] Отсуството на алуминиумски јони од едно од трите места ја нарушува симетријата на 3 затворено пакување, намалувајќи ја симетријата на просторната група c R и триаголната кристална класа.[28]Структурата на корундот понекогаш се опишува како псевдохексагонална структура.[29]

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. .[30] Јанговиот модул зависи од температурата и е објавен во насока [0001] како 435 GPa на 323 K и 386 GPa на 1.273 K. [30] Модулот на смолкнување на корундот е 145 GPa, [31] а модулот на волумен е 240 GPa..[31]

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 [0001] е порамнета со оската на влакното, а минимални модули ~373 GPa кога насока оддалечена 45° од c-оската е порамнета со оската на влакното.[32]

Тврдоста на корундот мерена со вдлабнување при ниски оптоварувања од 1-2 N е пријавена како 22-23 GPa [33] во главните кристалографски рамнини: (0001) (базална рамнина), (10 1 0) (ромбоедарска рамнина), (11 2 0) (призматична рамнина) и (10 1 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). [33]

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. [34]

Тип на структура

[уреди | уреди извор]

Поради неговата распространетост, корундот станал и име на главен тип на структура ( тип на корунд) што се наоѓа во разни бинарни и тернерни соединенија. [35]

Наводи

[уреди | уреди извор]
  1. ↑ „Mohs' scale of hardness“. Collector's corner. Mineralogical Society of America. Посетено на 10 January 2014.
  2. 1 2 Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C., уред. (1997). „Corundum“. Handbook of Mineralogy (PDF). III Halides, Hydroxides, Oxides. Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 0962209724. Архивирано (PDF) од изворникот 2006-09-05.
  3. 1 2 3 „Corundum“. Mindat.org.
  4. ↑ „Corundum“. Webmineral.com. Архивирано од изворникот на 25 ноември 2006.
  5. 1 2 Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis (1985). Manual of Mineralogy (20th. изд.). Wiley. стр. 300–302. ISBN 0-471-80580-7.
  6. ↑ Giuliani, Gaston; Ohnenstetter, Daniel; Fallick, Anthony E.; Groat, Lee; Fagan; Andrew J. (2014). „The Geology and Genesis of Gem Corundum Deposits“. Gem Corundum. Research Gate: Mineralogical Association of Canada. стр. 37–38. ISBN 978-0-921294-54-2.
  7. ↑ Harper, Douglas. „corundum“. Online Etymology Dictionary.
  8. ↑ Jeršek, Miha; Jovanovski, Gligor; Boev, Blažo; Makreski, Petre (2021). „Intriguing minerals: corundum in the world of rubies and sapphires with special attention to Macedonian rubies“. ChemTexts (англиски). 7 (3): 19. Bibcode:2021ChTxt...7...19J. doi:10.1007/s40828-021-00143-0. ISSN 2199-3793. S2CID 233435945 Проверете ја вредноста |s2cid= (help).
  9. ↑ „The Mineral Corundum“. galleries.com.
  10. ↑ Rickwood, P. C. (1981). „The largest crystals“ (PDF). American Mineralogist. 66: 885–907. Архивирано (PDF) од изворникот 2009-06-20.
  11. ↑ „Rubicon Technology grows 200 kg "super boule"“. LED Inside. 21 април 2009.
  12. ↑ „Chinese made first use of diamond“. BBC News. BBC. May 2005.
  13. ↑ Alexandra, Goho (16 February 2005). „In the Buff: Stone Age tools may have derived luster from diamond“. Science News.
  14. ↑ Duroc-Danner, J. M. (2011). „Untreated yellowish orange sapphire exhibiting its natural colour“ (PDF). Journal of Gemmology. 32 (5): 175–178. Bibcode:2011JGem...32..174D. doi:10.15506/jog.2011.32.5.174. Архивирано од изворникот (PDF) на 16 мај 2013.
  15. ↑ Bahadur (1943). „A Handbook of Precious Stones“. Farlang. Архивирано од изворникот на 9 мај 2020. Посетено на 19 август 2007.
  16. ↑ Walsh, Andrew (February 2010). „The commodification of fetishes: Telling the difference between natural and synthetic sapphires“. American Ethnologist. 37 (1): 98–114. doi:10.1111/j.1548-1425.2010.01244.x.
  17. ↑ „Comparing Alumina and Corundum: From Raw Form to Crystal Clarity“. Advanced Ceramic Materials. March 1, 2024. Посетено на Oct 7, 2024.
  18. ↑ Walsh, Andrew (2010). „The commodification of fetishes: Telling the difference between natural and synthetic sapphires“. American Ethnologist. 37 (1): 98–114. doi:10.1111/j.1548-1425.2010.01244.x.
  19. ↑ Sudiro, Maria; Bertucco, Alberto (2007). „Synthetic Fuels by a Limited CO2 Emission Process Which Uses Both Fossil and Solar Energy“. Energy Fuels. 21 (6): 3668–3675. Bibcode:2007EnFue..21.3668S. doi:10.1021/ef7003255.
  20. ↑ Hirose, Eiichi; и др. (2014). „Sapphire mirror for the KAGRA gravitational wave detector“ (PDF). Physical Review D. 89 (6). Bibcode:2014PhRvD..89f2003H. doi:10.1103/PhysRevD.89.062003. Архивирано (PDF) од изворникот 2018-07-24. Занемарен непознатиот параметар |article-number= (help)
  21. ↑ Billingsley, GariLynn (2004). „Advanced Ligo Core Optics Components – Downselect“. LIGO Laboratory. Посетено на 6 февруари 2020.
  22. ↑ Defense World.Net, Russia’s Armored Steel-Comparable Ceramic Plate Clears Tests, 5 September 2020, Retrieved 29 December 2020
  23. ↑ Newnham, R. E.; de Haan, Y. M. (August 1962). „Refinement of the α Al2O3, Ti2O3, V2O3 and Cr2O3 structures*“. Zeitschrift für Kristallographie. 117 (2–3): 235–237. Bibcode:1962ZK....117..235N. doi:10.1524/zkri.1962.117.2-3.235.
  24. ↑ Farzin-Nia, Farrokh; Sterrett, Terry; Sirney, Ron (1990). „Effect of machining on fracture toughness of corundum“. Journal of Materials Science. 25 (5): 2527–2531. Bibcode:1990JMatS..25.2527F. doi:10.1007/bf00638054. S2CID 137548763.
  25. ↑ Becker, Paul F. (1976). „Fracture-Strength Anisotropy of Sapphire“. Journal of the American Ceramic Society. 59 (1–2): 59–61. doi:10.1111/j.1151-2916.1976.tb09390.x.
  26. 1 2 3 Wiederhorn, S. M. (1969). „Fracture of Sapphire“. Journal of the American Ceramic Society. 52 (9): 485–491. doi:10.1111/j.1151-2916.1969.tb09199.x.
  27. ↑ Nesse, William D. (2000). Introduction to mineralogy. New York: Oxford University Press. стр. 363–364. ISBN 9780195106916.
  28. ↑ Borchardt-Ott, Walter; Kaiser, E. T. (1995). Crystallography (2nd. изд.). Berlin: Springer. стр. 230. ISBN 3540594787.
  29. ↑ Gea, Laurence A.; Boatner, L. A.; Rankin, Janet; Budai, J. D. (1995). „The Formation Al 2 O 3 /V 2 O 3 Multilayer Structures by High-Dose Ion Implantation“. MRS Proceedings. 382. doi:10.1557/PROC-382-107. Занемарен непознатиот параметар |article-number= (help)
  30. 1 2 Dobrovinskaya, Elena R.; Lytvynov, Leonid A.; Pishchik, Valerian (2009), Pishchik, Valerian; Lytvynov, Leonid A.; Dobrovinskaya, Elena R. (уред.), „Properties of Sapphire“, Sapphire: Material, Manufacturing, Applications (англиски), Boston, MA: Springer US, стр. 55–176, doi:10.1007/978-0-387-85695-7_2, ISBN 978-0-387-85695-7, Посетено на 2024-05-12
  31. 1 2 Ramdas, Roshan L. Aggarwal, Anant K. (2019-05-03). Physical Properties of Diamond and Sapphire. Boca Raton: CRC Press. doi:10.1201/9780429283260. ISBN 978-0-429-28326-0.
  32. ↑ Wadley, Haydn N. G.; Lu, Yichi; Goldman, Jeffrey A. (1995-03-01). „Ultrasonic determination of single crystal sapphire fiber modulus“. Journal of Nondestructive Evaluation (англиски). 14 (1): 31–38. doi:10.1007/BF00735669. ISSN 1573-4862.
  33. 1 2 Sinani, A. B.; Dynkin, N. K.; Lytvinov, L. A.; Konevsky, P. V.; Andreev, E. P. (2009-10-01). „Sapphire hardness in different crystallographic directions“. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics (англиски). 73 (10): 1380–1382. Bibcode:2009BRASP..73.1380S. doi:10.3103/S1062873809100177. ISSN 1934-9432.
  34. ↑ Krell, Andreas; Blank, Paul; Ma, Hongwei; Hutzler, Thomas; van Bruggen, Michel P. B.; Apetz, Rolf (2003). „Transparent Sintered Corundum with High Hardness and Strength“. Journal of the American Ceramic Society (англиски). 86 (1): 12–18. doi:10.1111/j.1151-2916.2003.tb03270.x. ISSN 0002-7820.
  35. ↑ Muller, Olaf; Roy, Rustum (1974). The major ternary structural families. New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-06430-3. OCLC 1056558.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Корунд&oldid=5514764“