Korund

Korund

Chemische Formel	Al₂O₃
Systematik der Minerale	Oxide, Metall:Sauerstoff = 2:3 IV/C.4-10 (nach Karl Hugo Strunz) 4.3.1.1 (nach James Dwight Dana)
Kristallsystem	rhomboedrisch (trigonal)
Punktgruppe	ditrigonal-skalenoedrisch $\bar 3 \ 2/m$
Farbe	variabel
Strichfarbe	weiß
Mohshärte	9
Dichte (g/cm³)	3,9 bis 4,1
Glanz	Diamantglanz, Glasglanz, Seidenglanz
Transparenz	durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch	muschelig, spröde, splitterig
Spaltbarkeit	unvollkommen
Habitus	lange, prismatische oder säulige Kristalle, grobkörnige Aggregate
Zwillingsbildung	lamellar nach {10 $\overline{1}$ 1}
Kristalloptik
Brechungsindex	ω = 1,768-1,772 ε = 1,760-1,763
Doppelbrechung (optische Orientierung)	Δ = 0,008-0,009 ; ;einachsig negativ
Weitere Eigenschaften
Schmelzpunkt	2050 °C
Besondere Kennzeichen	seltene, aber starke Lumineszenz in dunkelrot

Der Korund (aus dem Tamilischen kurundam) ist ein relativ häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall:Sauerstoff = 2:3 und gilt gemeinhin mit einer Mohshärte von 9 nach dem Diamant als das zweithärteste Mineral; der sehr seltene Moissanit mit der Mohshärte 9,5 wird dabei üblicherweise außer acht gelassen.

Korund kristallisiert im rhomboedrischen Kristallsystem (trigonal) mit der chemischen Zusammensetzung Al₂O₃ und entwickelt meist lange, prismatische oder säulen- bis tonnenförmige Kristalle, aber auch körnige Aggregate, die je nach Verunreinigung verschiedene Farben aufweisen, aber auch farblos sein können.

Modifikationen und Varietäten

Korund ist eine Modifikation von Aluminiumoxid (α-Al₂O₃).

Varietäten (farbliche Spielarten durch geringe, metallische Beimengungen) sind:

Leukosaphir - farblos
Rubin - kräftig rot durch Chrom
- Trapiche-Rubin - räderartige Verwachsung mehrerer Kristalle
Saphir - blau, alle Farben außer rot; braun durch Eisen, grau, rosa, gelb, grün, violett
Schmirgel

Kristallstruktur

Kristallstruktur von Korund

Molvolumen als Funktion des Drucks bei Zimmertemperatur

Korund kristallisiert trigonal in der Raumgruppe R3c (Raumgruppen-Nr. 167) mit den Gitterparametern a = 4,75 Å und c = 12,98 Å sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.

In der Korund-Struktur bilden die Sauerstoffatome eine leicht verzerrte hexagonal dichteste Kugelpackung, in der zwei Drittel der Oktaederlücken mit Aluminium besetzt sind.

Bildung und Fundorte

Korund tritt mit Spinell und Magnetit vergesellschaftet in einer massiven, schwarz gekörnten Form auf, daneben auch als säuliger oder tonnenförmiger Kristall. Man findet ihn hauptsächlich in natriumreichen magmatischen Gesteinen wie z. B. Granit oder Pegmatiten, daneben auch in metamorphen Gesteinen wie Gneis oder Marmor. Schließlich kommt er auch als sehr verwitterungsbeständige Substanz in Edelsteinseifen aus Flusssedimenten vor, insbesondere in Burma und Sri Lanka.

Weltweit konnten Korund und seine Varietäten bisher (Stand: 2010) an rund 900 Fundorten weltweit nachgewiesen werden.

Auch im Staub des Kometen Wild 2 konnte Korund nachgewiesen werden.

Synthetische Fertigung

Seit dem Ende des 19. Jahrhunderts werden Korunde synthetisch produziert. Im Jahre 1888 gelang es dem Franzosen Auguste Verneuil (1856-1913) erstmals, mittels des sogenannten "Schmelz-Tropf-Verfahrens" aus Aluminiumoxid und gezielt ausgewählten Zusatzstoffen künstliche Rubine herzustellen. Dieses Verfahren wurde später ihm zu Ehren als Verneuil-Synthese bzw. Verneuil-Verfahren bezeichnet.

Kurz vor dem Ersten Weltkrieg erhielt der deutsche Chemiker Paul Moyat das Reichspatent für die Herstellung künstlichen Korundes (Normalkorund), der aus dem Rohstoff Bauxit in einem Lichtbogenofen (Elektroschmelze - ca. 2120 °C) reduziert wurde. Beimengungen zur Reduzierung der unerwünschten Begleitstoffe waren Eisenspäne und Koks. Das Resultat war ein brauner Korund (96% Al₂O₃), am Boden setzte sich Ferrosilicium (FeSi) ab. Zusammensetzung: ± 15% Si, 5% Al₂O₃, 3% TiO₂, 75% Fe, Spez.Gew. 6,9 g/cm3, Farbe Silbergrau.

In der Folge wurden sog. Edelkorunde entwickelt, auch Edelkorund weiß genannt. Rohstoff war kalzinierte Tonerde, das Resultat aus der Aufspaltung von Bauxit in Tonerde und Rotschlamm im Bayer-Verfahren. Diese wurde im Elektro-Lichtbogenofen zu Edelkorund weiß erschmolzen (99,7% Al₂O₃). Durch gezielte Beimengung von Chrom(III)-oxid (0,2%) entstand Edelkorund rosa und mit einem Anteil von 2 % so genannter Rubinkorund, der allerdings nicht zu Schmucksteinen verarbeitet werden kann.

Bemerkenswert ist auch, dass diese Korunde durch den Einfluss von Säuren oder Basen, abgesehen von einer Schmelze von NaOH, nicht mehr veränderbar sind; sie können lediglich bei einer Temperatur von etwa 2.050 °C wieder verflüssigt werden.

Verwendung

Rubin als Uhrenlager

in der Technik

Die massive Form des Korunds wird industriell und im Werkzeugbereich wegen ihrer großen Härte als Schleifmittel (Schleifpapier, Trennscheiben usw.) eingesetzt. Korund wird auch als Strahlmedium zum Sandstrahlen benutzt, da normaler Sand die Lungenkrankheit Silikose hervorrufen kann. Außerdem findet Korund auch Verwendung als Zuschlagsstoff für Hartbetone und zu Keramikfliesen, um deren Rutschfestigkeit zu gewährleisten. Als Alumina (Tonerde) findet sich Korund zudem in Technischer Keramik für harte, abrieb- und korrosionsfeste Anwendungen (z. B. als rutschfeste Decksbeschichtung von Fregatten der Bundesmarine).

Durch seine Härte und Abriebfestigkeit ist Korund auch gut als Lager in Uhren geeignet. Auch als Tonabnehmer in Plattenspielern ist der Korund zu finden.

als Schmuckstein

Fingerring mit facettiertem Saphir

Durch Verunreinigungen entstehen aus dem eigentlich farblosen Aluminiumoxid eine ganze Reihe bekannter Schmuck- bzw. Edelsteine. Die roten Steine enthalten Chromionen und werden traditionell Rubine genannt, alle anderen werden im weiteren Sinne als Saphire bezeichnet, im engeren Sinne bezieht sich dieser Name aber nur auf die blauen Varianten, deren Farben durch Beimengungen von Eisen-, Titan- und Vanadiumionen entstehen.

Ein besonderer Effekt, der sich manchmal im Korund zeigt, ist der so genannte Asterismus, ein sechsstrahliger Stern aus hellem Licht, der je nach Blickwinkel durch Reflexion an mikroskopischen Rutil-Nadeln entsteht. Um ihn besonders prägnant herauszuarbeiten, wird für diese Korunde häufig die kugel- bis eiförmige Schliffform des Cabochons (Mugelschliff) gewählt. Weitere Effekte durch Rutil-Nadeln können Seidenglanz (bei geringer Einlagerung) oder Chatoyance (Katzenaugeneffekt, bei paralleler Einlagerung) sein.

Als Schutzglas

Reiner Korund wird als Saphirglas bei Uhren (Uhrglas oder Rückwand) und selten als Displayabdeckung bei Digitalkameras eingesetzt.

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de