الكوروندوم

الكوروندوم هو شكل بلوري من أكسيد الألومنيوم ( Al₂O₃ ) يحتوي عادةً على آثار من الحديد والتيتانيوم والفاناديوم والكروم . [ ^{3 ] [ 4 ] وهو} معدن مكون للصخور . يتميز الكوروندوم بشفافيته الطبيعية ، ولكنه _قد يتخذ ألوانًا مختلفة تبعًا لوجود شوائب _من المعادن الانتقالية في بنيته البلورية. ^{[ 7 ]} للكوروندوم نوعان رئيسيان من الأحجار الكريمة : الياقوت الأحمر والياقوت الأزرق . يتميز الياقوت الأحمر بلونه الأحمر لاحتوائه على الكروم، بينما يُظهر الياقوت الأزرق مجموعة من الألوان تبعًا لنوع المعدن الانتقالي الموجود فيه. ^{[ 7 ]} ومن أنواع الياقوت الأزرق النادرة ياقوت بادبارادشا ، وهو ذو لون وردي برتقالي.

اسم "الكوروندوم" مشتق من الكلمة التاميلية الدرافيدية كوروندام (الياقوت الأزرق) (تظهر في السنسكريتية باسم كوروفيندا ) . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

بسبب صلابة الكوروندوم (يُعرَّف الكوروندوم النقي بأنه ذو صلابة 9.0 على مقياس موس )، فإنه قادر على خدش معظم المعادن الأخرى. يُستخدم الصنفرة ، وهو نوع من الكوروندوم لا قيمة له كحجر كريم، بشكل شائع كمادة كاشطة على ورق الصنفرة وعلى الأدوات الكبيرة المستخدمة في تشكيل المعادن والبلاستيك والخشب. وهو عبارة عن حبيبات سوداء من الكوروندوم، حيث يختلط المعدن بشكل وثيق مع الماغنيتيت أو الهيماتيت أو الهيرسينيت . ^{[ 6 ]}

إضافة إلى صلابته، يتميز الكوروندوم بكثافة تبلغ 4.02 جم/سم ³ (251 رطل/ قدم مكعب) ، وهي كثافة عالية بشكل غير عادي بالنسبة لمعدن شفاف يتكون من عنصري الألومنيوم والأكسجين ذوي الكتلة الذرية المنخفضة . ^{[ 10 ]}   

يوجد الكوروندوم كمعدن في صخور الميكا الشيستية والنيس وبعض أنواع الرخام في التضاريس المتحولة . كما يوجد في صخور السيانيت النارية منخفضة السيليكا وصخور السيانيت النيفيلينية المتداخلة . وتوجد أيضًا على شكل كتل مجاورة للصخور المتداخلة فوق المافية ، مرتبطة بسدود اللامبروفير ، وعلى شكل بلورات كبيرة في البغماتيت . ^{[ 6 ]} ويشيع وجوده كمعدن فتاتي في رمال الجداول والشواطئ نظرًا لصلابته ومقاومته للتجوية. ^{[ 6 ]} وقد بلغ قياس أكبر بلورة مفردة موثقة من الكوروندوم حوالي 65 سم × 40 سم × 40 سم (26 بوصة × 16 بوصة × 16 بوصة) ، ووزنها 152 كجم (335 رطلاً) . ^{[ 11 ]} وقد تم تجاوز هذا الرقم القياسي لاحقًا بواسطة بعض البلورات الاصطناعية . ^{[ 12 ]}            

يُستخرج الكوروندوم المستخدم في صناعة المواد الكاشطة من زيمبابوي وباكستان وأفغانستان وروسيا وسريلانكا والهند. تاريخيًا، كان يُستخرج من رواسب مرتبطة بالدونيت في ولاية كارولاينا الشمالية بالولايات المتحدة الأمريكية، ومن سيانيت النيفيلين في كريغمونت، أونتاريو . ^{[ 6 ]} يوجد الكوروندوم المستخدم في صناعة الصنفرة في جزيرة ناكسوس اليونانية وبالقرب من بيكسكيل ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية. يُصنع الكوروندوم المستخدم في صناعة المواد الكاشطة صناعيًا من البوكسيت . ^{[ 6 ]}

تم اكتشاف أربعة فؤوس من الكوروندوم يعود تاريخها إلى 2500  قبل الميلاد من حضارة ليانغتشو وحضارة سانشينغكون (التي تقع الأخيرة في مقاطعة جينتان ) في الصين. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• في عام 1837، صنع مارك أنطوان غودان أول ياقوت صناعي عن طريق تفاعل الألومينا في درجة حرارة عالية مع كمية صغيرة من الكروم كمادة ملونة . ^{[ 15 ]}
• في عام 1847، صنع ج.  ج. إيبلمن الياقوت الأبيض الاصطناعي عن طريق تفاعل الألومينا في حمض البوريك .
• في عام 1877، صنع فرينيك وفريل بلورات الكوروندوم التي يمكن قطع الأحجار الصغيرة منها. وقام فريمي وأوغست فيرنوي بتصنيع الياقوت الصناعي عن طريق صهر _فلوريد الباريوم والألومنيوم .₂ O₃ مع كميات صغيرة من الكروم عند درجات حرارة أعلى من2000درجة مئوية (3630درجة فهرنهايت).  
• في عام 1903، أعلن فيرنوي أنه يستطيع إنتاج الياقوت الصناعي على نطاق تجاري باستخدام عملية الصهر باللهب هذه . ^{[ 16 ]}

تتيح عملية الصهر باللهب إنتاج أحجار كريمة من الياقوت الأزرق والياقوت الأحمر أحادية البلورة خالية من العيوب، وبأحجام أكبر بكثير من تلك الموجودة في الطبيعة. كما يُمكن إنتاج الكوروندوم الصناعي بجودة الأحجار الكريمة باستخدام تقنيات النمو بالصهر والتخليق الحراري المائي . وبفضل بساطة طرق تصنيع الكوروندوم، أصبحت كميات كبيرة من هذه البلورات متوفرة في السوق بأسعار زهيدة مقارنة بالأحجار الطبيعية. ^{[ 17 ]}

يُعدّ الكوروندوم الصناعي أقلّ ضرراً بالبيئة من الكوروندوم الطبيعي، إذ يتجنّب عمليات التعدين المدمرة ويحافظ على الموارد. ^{[ 18 ] [ 19 ]} مع ذلك، فإنّ إنتاجه كثيف الاستهلاك للطاقة، ويساهم في انبعاثات الكربون في حال استخدام الوقود الأحفوري، كما أنه ينطوي على استخدام مواد كيميائية قد تُشكّل مخاطر. ^{[ 20 ]}

إلى جانب استخداماته الزخرفية، يُستخدم الكوروندوم الصناعي في إنتاج الأجزاء الميكانيكية (الأنابيب، والقضبان، والمحامل، وغيرها من الأجزاء المشغولة آليًا)، والبصريات المقاومة للخدش، وزجاج الساعات المقاوم للخدش ، ونوافذ أجهزة الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية (نظرًا لشفافيته في نطاق الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء)، ومكونات الليزر . على سبيل المثال، المرايا الرئيسية لكاشف موجات الجاذبية KAGRA مصنوعة من الياقوت الأزرق بوزن 23 كجم (50 رطلاً) ، ^{[ 21 ]} بينما استخدم مرصد LIGO المتقدم مرايا من الياقوت الأزرق بوزن 40 كجم (88 رطلاً) . ^{[ 22 ]} كما يُستخدم الكوروندوم في تطوير الدروع الخزفية بفضل صلابته العالية. ^{[ 23 ]}    

يتبلور الكوروندوم بتناظر ثلاثي في ​​المجموعة الفراغية R 3 c ، وله معاملا الشبكة a = 4.75 Å و c = 12.982 Å في الظروف القياسية. تحتوي وحدة الخلية على ست وحدات صيغة. ^{[ 4 ] [ 24 ]}

تتأثر صلابة الكوروندوم بخشونة السطح ^{[ 25 ] [ 26 ]} والاتجاه البلوري ^{[ 27 ]} . وقد تصل إلى 6-7  ميجا باسكال متر ^مكعب للبلورات الاصطناعية ^{[ 27 ]} ، وحوالي 4  ميجا باسكال متر ^مكعب للبلورات الطبيعية ^{[ 28 ] .}

في شبكة الكوروندوم، تُشكّل ذرات الأكسجين ترتيبًا سداسيًا متراصًا مشوهًا قليلًا ، حيث تشغل أيونات الألومنيوم ثلثي المواقع الثمانية السطوح بين أيونات الأكسجين. ^{[ 29 ]} يؤدي غياب أيونات الألومنيوم من أحد المواقع الثلاثة إلى كسر تناظر الترتيب السداسي المتراص، مما يُقلل تناظر المجموعة الفراغية إلى ^R3c وفئة البلورة إلى ثلاثية. [ ³⁰ ] ^يُوصف تركيب الكوروندوم أحيانًا بأنه تركيب شبه سداسي. ^{[ 31 ]}

تراوحت قيم معامل يونغ للكوروندوم (الياقوت) بين 300 و500 جيجا باسكال ، وفقًا لمصادر متعددة ، إلا أن القيمة الأكثر شيوعًا في الحسابات هي 345 جيجا باسكال. ^{[ 32 ]} ويعتمد معامل يونغ على درجة الحرارة، وقد سُجّل في الاتجاه [0001] بقيمة 435 جيجا باسكال عند 323 كلفن و386 جيجا باسكال عند 1273 كلفن. ^{[ 32 ]} أما معامل القص للكوروندوم فهو 145 جيجا باسكال، ^{[ 33 ]} ومعامل الحجم 240 جيجا باسكال. ^{[ 33 ]}

تتمتع ألياف الكوروندوم أحادية البلورة بتطبيقات محتملة في المواد المركبة عالية الحرارة، ويعتمد معامل يونغ بشكل كبير على التوجه البلوري على طول محور الليف. يُظهر الليف معامل يونغ أقصى يبلغ 461 جيجا باسكال عندما يكون المحور البلوري c [0001] محاذيًا لمحور الليف، ومعامل يونغ أدنى يبلغ حوالي 373 جيجا باسكال عندما يكون اتجاه بزاوية 45 درجة بعيدًا عن المحور c محاذيًا لمحور الليف. ^{[ 34 ]}

تم قياس صلابة الكوروندوم باستخدام اختبار الانضغاط عند أحمال منخفضة تتراوح بين 1 و2 نيوتن، حيث بلغت 22-23 جيجا باسكال ^{[ 35 ]} في المستويات البلورية الرئيسية: (0001) (المستوى القاعدي)، (10 1 0) (المستوى المعيني)، (11 2 0) (المستوى المنشوري)، و(10 1 2). وقد تنخفض الصلابة بشكل ملحوظ عند أحمال الانضغاط العالية. ويختلف مقدار هذا الانخفاض باختلاف المستوى البلوري نتيجةً لاختلاف مقاومة الشقوق وانتشارها بين الاتجاهات. وتُلاحظ حالة متطرفة في المستوى (0001)، حيث  تكون الصلابة عند الحمل العالي (حوالي 1 كيلو نيوتن) نصف قيمتها تقريبًا عند الحمل المنخفض (1-2 نيوتن). ^{[ 35 ]}

يمكن أن يحقق الكوروندوم متعدد البلورات المتشكل من خلال التلبيد والمعالج بعملية الضغط المتساوي الساخن أحجام حبيبات تتراوح بين 0.55 و 0.7 ميكرومتر، وقد تم قياس قوة الانحناء الرباعي له بين 600 و 700 ميجا باسكال وقوة الانحناء الثلاثي بين 750 و 900 ميجا باسكال. ^{[ 36 ]}

• علم الأحجار الكريمة

• أوكسي نتريد الألومنيوم
• حجر كريم
• الإسبينيل – معدن طبيعي وصناعي يُخلط غالباً مع الكوروندوم