Corundo
Mineral de óxido

Corundo
General
CategoríaMineral de óxido – grupo de la hematita
Fórmula
(unidad repetitiva)		Al2O3​​​
Símbolo IMACrn [1]
Clasificación de Strunz4.CB.05
Clasificación de Dana4.3.1.1
Sistema de cristalTrigonal
Clase de cristalEscalenoédrico hexagonal ( 3 m)
Símbolo HM : ( 3 2/m)
Grupo espacialR 3 c (Nº 167)
Celda unitariaa = 4,75 Å , c = 12,982 Å ; Z = 6
Identificación
ColorIncoloro, gris, marrón dorado, marrón; púrpura, rosa a rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta; puede estar zonificado por colores, asterizado principalmente en gris y marrón.
Hábito de cristalCristales bipiramidales, tabulares, prismáticos, romboédricos, masivos o granulares.
HermanamientoMacla polisintética común
EscisiónNinguno – separación en 3 direcciones
FracturaConcoide a desigual
TenacidadFrágil
Dureza en la escala de Mohs9 (mineral definitorio) [2]
LustreDe adamantino a vítreo
RachaIncoloro
DiafanidadTransparente, translúcido a opaco.
Peso específico3,95–4,10
Propiedades ópticasUniaxial (−)
Índice de refracciónnorte ω = 1,767–1,772
norte ε = 1,759–1,763
PleocroísmoNinguno
Punto de fusión2044 °C (3711 °F)
FusibilidadInfusible
SolubilidadInsoluble
Altera aPuede alterar la mica en las superficies provocando una disminución de la dureza.
Otras característicasPuede fluorescer o fosforescer bajo luz ultravioleta.
Referencias[3] [4] [5] [6]
Variedades principales
ZafiroCualquier color excepto rojo
RubíRojo
EsmerilCorindón granular negro íntimamente mezclado con magnetita , hematita o hercinita.

El corindón es una forma cristalina de óxido de aluminio (Al2O3 ) que normalmente contiene trazas de hierro , titanio , vanadio y cromo . [3] [4] Es un mineral formador de rocas . Es un material naturalmente transparente , pero puede tener diferentes colores dependiendo de la presencia de impurezas de metales de transición en su estructura cristalina. [7] El corindón tiene dos variedades de gemas principales: rubí y zafiro . Los rubíes son rojos debido a la presencia de cromo, y los zafiros exhiben una gama de colores dependiendo del metal de transición que esté presente. [7] Un tipo raro de zafiro, el zafiro padparadscha , es de color rosa anaranjado.

El nombre "corindón" se deriva de la palabra tamil - dravídica kurundam (rubí-zafiro) (que aparece en sánscrito como kuruvinda ). [8] [9]

Debido a la dureza del corindón (se define que el corindón puro tiene 9,0 en la escala de Mohs ), puede rayar casi todos los demás minerales. Se utiliza comúnmente como abrasivo en papel de lija y en herramientas grandes que se utilizan para mecanizar metales, plásticos y madera. El esmeril , una variedad de corindón sin valor como piedra preciosa, se utiliza comúnmente como abrasivo. Es una forma granular negra de corindón, en la que el mineral está íntimamente mezclado con magnetita , hematita o hercinita . [6]

Además de su dureza, el corindón tiene una densidad de 4,02 g/cm3 ( 251 lb/pie cúbico), que es inusualmente alta para un mineral transparente compuesto de elementos de baja masa atómica, aluminio y oxígeno . [10]

Geología y ocurrencia

Corindón de Brasil , tamaño aproximado 2 cm × 3 cm (0,8 pulgadas × 1 pulgada)

El corindón se encuentra como mineral en esquistos de mica , gneis y algunos mármoles en terrenos metamórficos . También se encuentra en intrusivos de sienita ígnea con bajo contenido de sílice y sienita nefelínica . Otras apariciones son como masas adyacentes a intrusivos ultramáficos , asociadas con diques de lamprófiros y como cristales grandes en pegmatitas . [6] Se encuentra comúnmente como mineral detrítico en arenas de arroyos y playas debido a su dureza y resistencia a la intemperie. [6] El monocristal de corindón más grande documentado medía aproximadamente 65 cm × 40 cm × 40 cm (26 in × 16 in × 16 in), y pesaba 152 kg (335 lb). [11] El récord ha sido superado desde entonces por ciertas bolas sintéticas . [12]

El corindón para abrasivos se extrae en Zimbabue, Pakistán, Afganistán, Rusia, Sri Lanka e India. Históricamente se extraía de depósitos asociados con dunitas en Carolina del Norte , EE. UU., y de una sienita nefelina en Craigmont, Ontario . [6] El corindón de grado esmeril se encuentra en la isla griega de Naxos y cerca de Peekskill, Nueva York , EE. UU. El corindón abrasivo se fabrica sintéticamente a partir de bauxita . [6]

Se han descubierto en China cuatro hachas de corindón que datan del año 2500 a. C. de la cultura Liangzhu y de la cultura Sanxingcun (esta última ubicada en el distrito de Jintan ). [13] [14]

Corindón sintético

El proceso Verneuil permite la producción de gemas de zafiro y rubí monocristales impecables de un tamaño mucho mayor que el que se encuentra normalmente en la naturaleza. También es posible cultivar corindón sintético de calidad gema mediante el crecimiento por flujo y la síntesis hidrotermal . Debido a la simplicidad de los métodos involucrados en la síntesis de corindón, grandes cantidades de estos cristales se han vuelto disponibles en el mercado a una fracción del costo de las piedras naturales. [17]

El corindón sintético tiene un impacto ambiental menor que el corindón natural al evitar la minería destructiva y conservar los recursos. [18] [19] Sin embargo, su producción consume mucha energía, lo que contribuye a las emisiones de carbono si se utilizan combustibles fósiles, e involucra productos químicos que pueden presentar riesgos. [20]

Además de sus usos ornamentales, el corindón sintético también se utiliza para producir piezas mecánicas (tubos, varillas, cojinetes y otras piezas mecanizadas), ópticas resistentes a los arañazos, cristales de relojes resistentes a los arañazos , ventanas de instrumentos para satélites y naves espaciales (debido a su transparencia en el rango ultravioleta e infrarrojo) y componentes láser . Por ejemplo, los espejos principales del detector de ondas gravitacionales KAGRA son zafiros de 23 kg (50 lb), [21] y Advanced LIGO consideró espejos de zafiro de 40 kg (88 lb). [22] El corindón también se ha utilizado en el desarrollo de armaduras cerámicas gracias a su alta resistencia. [23]

Estructura y propiedades físicas

Estructura cristalina del corindón
Volumen molar frente a presión a temperatura ambiente

El corindón cristaliza con simetría trigonal en el grupo espacial R 3 c y tiene los parámetros reticulares a = 4,75 Å y c = 12,982 Å en condiciones estándar. La celda unitaria contiene seis unidades de fórmula. [4] [24]

La tenacidad del corindón es sensible a la rugosidad de la superficie [25] [26] y a la orientación cristalográfica. [27] Puede ser de 6 a 7 MPa·m 1/2 para cristales sintéticos, [27] y alrededor de 4 MPa·m 1/2 para naturales. [28]

En la red de corindón, los átomos de oxígeno forman un empaquetamiento hexagonal cerrado ligeramente distorsionado , en el que dos tercios de los sitios octaédricos entre los iones de oxígeno están ocupados por iones de aluminio. [29] La ausencia de iones de aluminio de uno de los tres sitios rompe la simetría del empaquetamiento hexagonal cerrado, reduciendo la simetría del grupo espacial a R 3 c y la clase cristalina a trigonal. [30] La estructura del corindón a veces se describe como una estructura pseudohexagonal. [31]

El módulo de Young del corindón (zafiro) ha sido reportado por muchas fuentes diferentes con valores que varían entre 300 y 500 GPa, pero un valor comúnmente citado usado para cálculos es 345 GPa. [32] El módulo de Young depende de la temperatura, y ha sido reportado en la dirección [0001] como 435 GPa a 323 K y 386 GPa a 1,273 K. [32] El módulo de corte del corindón es 145 GPa, [33] y el módulo volumétrico es 240 GPa. [33]

Las fibras de corindón monocristalino tienen aplicaciones potenciales en compuestos de alta temperatura, y el módulo de Young depende en gran medida de la orientación cristalográfica a lo largo del eje de la fibra. La fibra exhibe un módulo máximo de 461 GPa cuando el eje c cristalográfico [0001] está alineado con el eje de la fibra, y módulos mínimos de ~373 GPa cuando una dirección a 45° del eje c está alineada con el eje de la fibra. [34]

La dureza del corindón medida por indentación a cargas bajas de 1-2 N se ha reportado como 22-23 GPa [35] en los principales planos cristalográficos: (0001) (plano basal), (10 1 0) (plano romboédrico), (11 2 0) (plano prismático) y (10 1 2). La dureza puede caer significativamente bajo altas cargas de indentación. La caída con respecto a la carga varía con el plano cristalográfico debido a la diferencia en la resistencia a la fisura y la propagación entre direcciones. Un caso extremo se ve en el plano (0001), donde la dureza bajo carga alta (~1 kN) es casi la mitad del valor bajo carga baja (1-2 N). [35]

El corindón policristalino formado a través de sinterización y tratado con un proceso de prensado isostático en caliente puede alcanzar tamaños de grano en el rango de 0,55-0,7 μm, y se ha medido que tiene una resistencia a la flexión de cuatro puntos entre 600 y 700 MPa y una resistencia a la flexión de tres puntos entre 750 y 900 MPa. [36]

Tipo de estructura

Debido a su prevalencia, el corindón también se ha convertido en el nombre de un tipo de estructura principal ( tipo corindón ) que se encuentra en varios compuestos binarios y ternarios . [37]

Véase también

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Corindón .

Referencias

  1. ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291–320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ "Escala de dureza de Mohs". Rincón del coleccionista . Mineralogical Society of America . Consultado el 10 de enero de 2014 .
  3. ^ ab Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C., eds. (1997). "Corindón". Manual de mineralogía (PDF) . Vol. III Haluros, hidróxidos, óxidos. Chantilly, VA, EE. UU.: Mineralogical Society of America. ISBN 0962209724. Archivado (PDF) del original el 5 de septiembre de 2006.
  4. ^ abc "Corindón". Mindat.org .
  5. ^ "Corindón". Webmineral.com . Archivado desde el original el 25 de noviembre de 2006.
  6. ^ abcdef Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis (1985). Manual de mineralogía (20.ª edición). Wiley. págs. 300–302. ISBN 0-471-80580-7.
  7. ^ ab Giuliani, Gaston; Ohnenstetter, Daniel; Fallick, Anthony E.; Groat, Lee; Fagan; Andrew J. (2014). "La geología y la génesis de los depósitos de corindón de gemas". Corindón de gemas . Research Gate: Asociación Mineralógica de Canadá. págs. 37–38. ISBN 978-0-921294-54-2.
  8. ^ Harper, Douglas. "corindón". Diccionario Etimológico Online .
  9. ^ Jeršek, Miha; Jovanovski, Gligor; Boev, Blažo; Makreski, Petre (2021). "Minerales intrigantes: el corindón en el mundo de los rubíes y zafiros con especial atención a los rubíes macedonios". Textos químicos . 7 (3): 19. doi :10.1007/s40828-021-00143-0. ISSN  2199-3793. S2CID  233435945.
  10. ^ "El mineral corindón". galleries.com .
  11. ^ Rickwood, PC (1981). «Los cristales más grandes» (PDF) . American Mineralogist . 66 : 885–907. Archivado (PDF) desde el original el 20 de junio de 2009.
  12. ^ "Rubicon Technology produce una "super bola" de 200 kg". LED Inside . 21 de abril de 2009.
  13. ^ "Los chinos fueron los primeros en utilizar diamantes". BBC News . BBC. Mayo de 2005.
  14. ^ Alexandra, Goho (16 de febrero de 2005). "En estado de alerta: las herramientas de la Edad de Piedra pueden haber obtenido brillo del diamante". Science News .
  15. ^ Duroc-Danner, JM (2011). «Zafiro naranja amarillento sin tratar que exhibe su color natural» (PDF) . Journal of Gemmology . 32 (5): 175–178. doi :10.15506/jog.2011.32.5.174. Archivado desde el original (PDF) el 16 de mayo de 2013.
  16. ^ Bahadur (1943). "Un manual de piedras preciosas" . Consultado el 19 de agosto de 2007 .
  17. ^ Walsh, Andrew (febrero de 2010). "La mercantilización de los fetiches: diferenciando los zafiros naturales de los sintéticos". American Ethnologist . 37 (1): 98–114. doi :10.1111/j.1548-1425.2010.01244.x.
  18. ^ "Comparación de alúmina y corindón: desde la forma bruta hasta la claridad cristalina". Materiales cerámicos avanzados . 1 de marzo de 2024 . Consultado el 7 de octubre de 2024 .
  19. ^ Walsh, Andrew (2010). "La mercantilización de los fetiches: diferenciando entre zafiros naturales y sintéticos". American Ethnologist . 37 (1): 98–114. doi :10.1111/j.1548-1425.2010.01244.x.
  20. ^ Sudiro, Maria; Bertucco, Alberto (2007). "Combustibles sintéticos mediante un proceso de emisión limitada de CO2 que utiliza tanto energía fósil como solar". Combustibles energéticos . 21 (6): 3668–3675. doi :10.1021/ef7003255.
  21. ^ Hirose, Eiichi; et al. (2014). "Espejo de zafiro para el detector de ondas gravitacionales KAGRA" (PDF) . Physical Review D . 89 (6): 062003. Bibcode :2014PhRvD..89f2003H. doi :10.1103/PhysRevD.89.062003. Archivado (PDF) desde el original el 24 de julio de 2018.
  22. ^ Billingsley, GariLynn (2004). «Componentes ópticos básicos avanzados de Ligo: selección descendente». Laboratorio LIGO . Consultado el 6 de febrero de 2020 .
  23. ^ Defense World.Net, La placa de cerámica comparable al acero blindado de Rusia supera las pruebas, 5 de septiembre de 2020, consultado el 29 de diciembre de 2020
  24. ^ Newnham, RE; de Haan, YM (agosto de 1962). "Refinamiento de las estructuras α Al 2 O 3 , Ti 2 O 3 , V 2 O 3 y Cr 2 O 3 * ". Zeitschrift für Kristallographie . 117 (2–3): 235–237. Código bibliográfico : 1962ZK....117..235N. doi :10.1524/zkri.1962.117.2-3.235.
  25. ^ Farzin-Nia, Farrokh; Sterrett, Terry; Sirney, Ron (1990). "Efecto del mecanizado en la tenacidad a la fractura del corindón". Revista de Ciencia de Materiales . 25 (5): 2527–2531. Código Bibliográfico :1990JMatS..25.2527F. doi :10.1007/bf00638054. S2CID  137548763.
  26. ^ Becker, Paul F. (1976). "Anisotropía de resistencia a la fractura del zafiro". Revista de la Sociedad Cerámica Americana . 59 (1–2): 59–61. doi :10.1111/j.1151-2916.1976.tb09390.x.
  27. ^ ab Wiederhorn, SM (1969). "Fractura de zafiro". Revista de la Sociedad Americana de Cerámica . 52 (9): 485–491. doi :10.1111/j.1151-2916.1969.tb09199.x.
  28. ^ "Corindón, óxido de aluminio, alúmina, 99,9%, Al2O3". www.matweb.com .
  29. ^ Nesse, William D. (2000). Introducción a la mineralogía . Nueva York: Oxford University Press. pp. 363–364. ISBN 9780195106916.
  30. ^ Borchardt-Ott, Walter; Kaiser, ET (1995). Cristalografía (2ª ed.). Berlín: Springer. pag. 230.ISBN​ 3540594787.
  31. ^ Gea, Laurence A.; Boatner, LA; Rankin, Janet; Budai, JD (1995). "Formación de estructuras multicapa de Al2O3/V2O3 mediante implantación de iones a dosis altas". Actas de MRS . 382 : 107. doi :10.1557/PROC-382-107.
  32. ^ ab Dobrovinskaya, Elena R.; Lytvynov, Leonid A.; Pishchik, Valeriana (2009), Pishchik, Valeriana; Lytvynov, Leonid A.; Dobrovinskaya, Elena R. (eds.), "Properties of Sapphire", Zafiro: material, fabricación, aplicaciones , Boston, MA: Springer US, págs. 55–176, doi :10.1007/978-0-387-85695-7_2 , ISBN 978-0-387-85695-7, consultado el 12 de mayo de 2024
  33. ^ ab Ramdas, Roshan L. Aggarwal, Anant K. (3 de mayo de 2019). Propiedades físicas del diamante y el zafiro. Boca Raton: CRC Press. doi :10.1201/9780429283260. ISBN 978-0-429-28326-0.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  34. ^ Wadley, Haydn NG; Lu, Yichi; Goldman, Jeffrey A. (1 de marzo de 1995). "Determinación ultrasónica del módulo de fibra de zafiro monocristalino". Revista de evaluación no destructiva . 14 (1): 31–38. doi :10.1007/BF00735669. ISSN  1573-4862.
  35. ^ ab Sinani, AB; Dynkin, NK; Lytvinov, LA; Konevsky, PV; Andreev, EP (1 de octubre de 2009). "Dureza del zafiro en diferentes direcciones cristalográficas". Boletín de la Academia Rusa de Ciencias: Física . 73 (10): 1380–1382. doi :10.3103/S1062873809100177. ISSN  1934-9432.
  36. ^ Krell, Andreas; Blank, Paul; Ma, Hongwei; Hutzler, Thomas; van Bruggen, Michel PB; Apetz, Rolf (2003). "Corindón sinterizado transparente con alta dureza y resistencia". Revista de la Sociedad Cerámica Americana . 86 (1): 12–18. doi :10.1111/j.1151-2916.2003.tb03270.x. ISSN  0002-7820.
  37. ^ Muller, Olaf; Roy, Rustum (1974). Las principales familias estructurales ternarias. Nueva York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-06430-3.OCLC 1056558  .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Corundum&oldid=1250491649"