Corundum

El corindón es una forma cristalina de óxido de aluminio (Al₂O₃) que suele contener trazas de hierro, titanio, vanadio y cromo. Como mineral formador de rocas, es naturalmente transparente, pero adquiere diferentes colores según las impurezas de metales de transición presentes en su estructura cristalina. Sus dos principales variedades de gema son el rubí y el zafiro. El rubí obtiene su color rojo del cromo, mientras que el zafiro puede presentarse en muchos colores según el metal de transición específico involucrado; una rara variedad rosa anaranjada se conoce como zafiro padparadscha. El nombre "corindón" proviene de la palabra tamil-dravídica kurundam (que significa rubí-zafiro), que también aparece en sánscrito como kuruvinda. Gracias a su dureza —el corindón puro tiene una calificación de 9.0 en la escala de Mohs— puede rayar casi todos los demás minerales. El esmeril, una forma granular negra de corindón sin valor como gema, se mezcla con magnetita, hematita o hercinita y se usa ampliamente como abrasivo en papel de lija y herramientas grandes para mecanizar metales, plásticos y madera. El corindón también tiene una densidad de 4.02 g/cm³ (251 lb/pie cúbico), inusualmente alta para un mineral transparente compuesto de elementos de baja masa atómica como el aluminio y el oxígeno. El corindón se forma en entornos metamórficos como esquistos micáceos, gneises y algunos mármoles. También aparece en rocas ígneas con bajo contenido de sílice, como intrusiones de sienita y sienita nefelínica, así como en masas adyacentes a intrusiones ultramáficas, junto a diques de lamprófido y como cristales grandes en pegmatitas. Debido a su dureza y resistencia a la meteorización, suele aparecer como mineral detrítico en arenas de arroyos y playas. El cristal natural único más grande documentado de corindón medía aproximadamente 65 cm × 40 cm × 40 cm y pesaba 152 kg (335 lb), aunque ese récord ha sido superado por ciertas barras sintéticas. El corindón abrasivo se extrae en Zimbabue, Pakistán, Afganistán, Rusia, Sri Lanka y la India. Históricamente, se extraía de depósitos vinculados a dunitas en Carolina del Norte, EE. UU., y de una sienita nefelínica en Craigmont, Ontario. El corindón de grado esmeril se encuentra en la isla griega de Naxos y cerca de Peekskill, Nueva York, EE. UU. El corindón abrasivo sintético se fabrica a partir de bauxita. Se han descubierto cuatro hachas de corindón que datan del 2500 a. C., de las culturas Liangzhu y Sanxingcun de China (esta última en el distrito de Jintan). En 1837, Marc Antoine Gaudin creó los primeros rubíes sintéticos calentando alúmina con una pequeña cantidad de cromo como colorante. En 1847, J. J. Ebelmen fabricó zafiros sintéticos blancos haciendo reaccionar alúmina en ácido bórico. En 1877, Frenic y Freil produjeron corindón cristalino a partir del cual se podían tallar piedras pequeñas. Frimy y Auguste Verneuil fabricaron rubí artificial fusionando BaF₂ y Al₂O₃ con pequeñas cantidades de cromo a temperaturas superiores a 2000 °C (3630 °F). En 1903, Verneuil anunció un proceso de fusión por llama a escala comercial para rubíes sintéticos. Este método de fusión por llama permite producir gemas de zafiro y rubí monocristalino sin defectos, mucho más grandes que las que se encuentran en la naturaleza. El corindón sintético de calidad gema también se puede cultivar mediante síntesis por flujo y síntesis hidrotermal. Debido a que los métodos de síntesis son sencillos, ahora hay grandes cantidades de estos cristales disponibles en el mercado a una fracción del costo de las piedras naturales. El corindón sintético tiene un menor impacto ambiental que el corindón natural, ya que evita la minería destructiva y conserva los recursos, pero su producción consume mucha energía —lo que contribuye a las emisiones de carbono si se utilizan combustibles fósiles— e implica productos químicos que pueden presentar riesgos. Más allá de los usos ornamentales, el corindón sintético se emplea en piezas mecánicas (tubos, varillas, cojinetes y componentes mecanizados), óptica resistente a rayaduras, cristales de reloj resistentes a rayaduras, ventanas de instrumentos para satélites y naves espaciales (debido a su transparencia desde el ultravioleta hasta el infrarrojo) y componentes láser. Por ejemplo, los espejos principales del detector de ondas gravitacionales KAGRA son zafiros de 23 kg (50 lb), y Advanced LIGO consideró espejos de zafiro de 40 kg (88 lb). El corindón también se utiliza en blindajes cerámicos debido a su alta dureza. El corindón cristaliza con simetría trigonal en el grupo espacial R3c, con parámetros de red a = 4.75 Å y c = 12.982 Å en condiciones estándar. Su celda unitaria contiene seis unidades fórmula. La tenacidad del corindón depende de la rugosidad superficial y la orientación cristalográfica, y oscila entre 6 y 7 MPa·m¹/² para cristales sintéticos y aproximadamente 4 MPa·m¹/² para los naturales. En su red, los átomos de oxígeno forman un empaquetamiento hexagonal compacto ligeramente distorsionado, con dos tercios de los sitios octaédricos ocupados por iones de aluminio. La ausencia de aluminio en uno de los tres sitios rompe la simetría del empaquetamiento hexagonal compacto, reduciendo el grupo espacial a R3c y la clase cristalina a trigonal, por lo que la estructura a veces se describe como pseudohexagonal. El módulo de Young del corindón (zafiro) se ha reportado entre 300 y 500 GPa, con un valor comúnmente citado de 345 GPa. Depende de la temperatura: en la dirección [0001], es de 435 GPa a 323 K y de 386 GPa a 1273 K. El módulo de corte es de 145 GPa y el módulo de compresibilidad es de 240 GPa. Las fibras de corindón monocristalino, que tienen potencial en compuestos de alta temperatura, muestran un módulo de Young que varía fuertemente con la orientación cristalográfica a lo largo del eje de la fibra, alcanzando un máximo de 461 GPa.