Corundum

O corindo é uma forma cristalina de óxido de alumínio (Al₂O₃) que geralmente contém traços de ferro, titânio, vanádio e cromo. Como mineral formador de rocha, é naturalmente transparente, mas adquire diferentes cores dependendo de quais impurezas de metais de transição estão presentes em sua estrutura cristalina. Suas duas principais variedades gemológicas são o rubi e a safira. O rubi obtém sua cor vermelha do cromo, enquanto a safira pode apresentar diversas cores com base no metal de transição específico envolvido; um tipo raro de coloração rosa-alaranjado é conhecido como safira padparadscha. O nome "corindo" vem da palavra tâmil-dravídica kurundam (que significa rubi-safira), que também aparece em sânscrito como kuruvinda. Graças à sua dureza — o corindo puro é classificado como 9,0 na escala de Mohs — ele pode riscar quase todos os outros minerais. O esmeril, uma forma granular preta de corindo sem valor gemológico, é misturado com magnetita, hematita ou hercinita e amplamente utilizado como abrasivo em lixas e ferramentas de grande porte para usinagem de metais, plásticos e madeira. O corindo também possui uma densidade de 4,02 g/cm³ (251 lb/pé cúbico), que é excepcionalmente alta para um mineral transparente composto por elementos de baixa massa atômica, como alumínio e oxigênio. O corindo se forma em ambientes metamórficos, como xisto micáceo, gnaisse e alguns mármores. Também aparece em rochas ígneas com baixo teor de sílica, como sienito e intrusões de sienito nefelínico, bem como em massas adjacentes a intrusões ultramáficas, associado a diques de lamprófiro e como cristais grandes em pegmatitos. Por ser duro e resistente ao intemperismo, frequentemente aparece como mineral detrítico em areias de riachos e praias. O maior cristal natural único documentado de corindo media cerca de 65 cm × 40 cm × 40 cm e pesava 152 kg (335 lb), embora esse recorde tenha sido superado por certas boules sintéticas. O corindo abrasivo é extraído no Zimbábue, Paquistão, Afeganistão, Rússia, Sri Lanka e Índia. Historicamente, foi extraído de depósitos ligados a dunitos na Carolina do Norte, EUA, e de um sienito nefelínico em Craigmont, Ontário. O corindo de grau esmeril é encontrado na ilha grega de Naxos e perto de Peekskill, Nova York, EUA. O corindo abrasivo sintético é fabricado a partir de bauxita. Quatro machados de corindo datados de 2500 a.C., das culturas chinesas Liangzhu e Sanxingcun (esta última no distrito de Jintan), foram descobertos. Em 1837, Marc Antoine Gaudin criou os primeiros rubis sintéticos aquecendo alumina com uma pequena quantidade de cromo como corante. Em 1847, J. J. Ebelmen produziu safiras sintéticas brancas reagindo alumina em ácido bórico. Em 1877, Frenic e Freil produziram corindo cristalino a partir do qual pequenas pedras podiam ser lapidadas. Frimy e Auguste Verneuil fabricaram rubi artificial fundindo BaF₂ e Al₂O₃ com pequenas quantidades de cromo em temperaturas acima de 2.000 °C (3.630 °F). Em 1903, Verneuil anunciou um processo de fusão por chama em escala comercial para rubis sintéticos. Este método de fusão por chama permite a produção de gemas de safira e rubi monocristalinas perfeitas, muito maiores do que as encontradas na natureza. O corindo sintético de qualidade gemológica também pode ser cultivado por meio de síntese por fluxo e hidrotermal. Como os métodos de síntese são simples, grandes quantidades desses cristais estão agora disponíveis no mercado a uma fração do custo das pedras naturais. O corindo sintético tem um impacto ambiental menor do que o corindo natural, pois evita a mineração destrutiva e conserva recursos, mas sua produção é intensiva em energia — contribuindo para as emissões de carbono se combustíveis fósseis forem usados — e envolve produtos químicos que podem representar riscos. Além de usos ornamentais, o corindo sintético é empregado em peças mecânicas (tubos, hastes, rolamentos e componentes usinados), óptica resistente a arranhões, cristais de relógio resistentes a arranhões, janelas de instrumentos para satélites e naves espaciais (devido à sua transparência do ultravioleta ao infravermelho) e componentes de laser. Por exemplo, os espelhos principais do detector de ondas gravitacionais KAGRA são safiras de 23 kg (50 lb), e o Advanced LIGO considerou espelhos de safira de 40 kg (88 lb). O corindo também é usado em blindagem cerâmica devido à sua alta dureza. O corindo cristaliza com simetria trigonal no grupo espacial R3c, com parâmetros de rede a = 4,75 Å e c = 12,982 Å em condições padrão. Sua célula unitária contém seis unidades de fórmula. A tenacidade do corindo depende da rugosidade da superfície e da orientação cristalográfica, variando de 6–7 MPa·m¹/² para cristais sintéticos a cerca de 4 MPa·m¹/² para os naturais. Em sua rede, os átomos de oxigênio formam um empacotamento hexagonal compacto ligeiramente distorcido, com dois terços dos sítios octaédricos ocupados por íons de alumínio. A ausência de alumínio em um dos três sítios quebra a simetria do empacotamento hexagonal compacto, reduzindo o grupo espacial para R3c e a classe de cristal para trigonal, de modo que a estrutura é às vezes descrita como pseudo-hexagonal. O módulo de Young para o corindo (safira) foi relatado entre 300 e 500 GPa, com um valor comumente citado de 345 GPa. É dependente da temperatura: na direção [0001], é 435 GPa a 323 K e 386 GPa a 1.273 K. O módulo de cisalhamento é 145 GPa, e o módulo de compressibilidade é 240 GPa. Fibras de corindo monocristalino, que têm potencial em compósitos de alta temperatura, mostram um módulo de Young que varia fortemente com a orientação cristalográfica ao longo do eixo da fibra, atingindo um máximo de 461 GPa.