| Korund |
|
|
| Chemische Formel |
Al2O3 |
| Mineralklasse |
Oxide und Hydroxide
4.CB.05 (8. Auflage: IV/C.04) nach Strunz
04.03.01.01 nach Dana |
| Kristallsystem |
trigonal |
| Kristallklasse; Symbol nach Hermann-Mauguin |
ditrigonal-skalenoedrisch 32/m |
| Farbe |
farblos, durch Verunreinigungen 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 {1011} |
| Kristalloptik |
| Brechungsindex |
nω = 1,767 bis 1,772 ; nε = 1,759 bis 1,763[1] |
Doppelbrechung
(optischer Charakter) |
δ = 0,008 bis 0,009[1]; einachsig negativ |
| Optischer Achsenwinkel |
2V = gemessen: 58°[1] |
| Weitere Eigenschaften |
| Schmelzpunkt |
2050 °C[2] |
| Besondere Kennzeichen |
seltene, aber starke Lumineszenz in dunkelrot, Doppellinie bei 692 nm durch die fast immer vorhandene Cr-Beimengung. |
Der
Korund (aus dem
Tamilischen kurundam குருந்தம் oder
kuruvindam குருவிந்தம்) ist ein relativ häufig vorkommendes
Mineral aus der
Mineralklasse der „
Oxide und
Hydroxide“ mit der
chemischen Zusammensetzung Al
2O
3.
Korund ist im
trigonalen Kristallsystem kristallisiert 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. Gleiche Zusammensetzung
und Kristallstruktur hat der
Rubin (rot durch Spuren von Chrom) und der
Saphir (verschiedene Farben, u. a. blau durch Eisen oder hellrot durch Titan).
Die größten bisher bekannten Korundkristalle erreichten eine Länge
von etwa einem Meter und ein Gewicht von bis zu 150 Kilogramm.
Korund ist mit einer
Mohshärte von 9 nach dem
Diamant das zweithärteste Mineral und damit ein Referenzmineral auf der
Mohs'schen Härteskala. Der sehr seltene
Moissanit mit der
Mohshärte 9,5 wird dabei üblicherweise außer acht gelassen. Der erst bei höheren Temperaturen härtere
Mullit bleibt ebenfalls außer Betracht.
Bei 25 °C betragen die Wärmeleitfähigkeit 41,9 W/(m·K) und die Wärmekapazität 754 J/(kg·K).
[3]
Modifikationen und Varietäten
Korund ist eine
Modifikation von
Aluminiumoxid (α-Al
2O
3).
Varietäten (farbliche Spielarten durch geringe metallische Beimengungen) sind:
- Leukosaphir – farblos
- Rubin – kräftig rot durch Chrom
- Saphir – blau, alle Farben außer rot; braun durch Eisen, grau, rosa, gelb, grün, violett
Klassifikation
In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen
8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz
gehörte der Korund zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort
zur Abteilung der „Oxide mit Metall : Sauerstoff = 2 : 3“, wo er
zusammen mit
Eskolait,
Hämatit und
Karelianit eine eigenständige Gruppe bildete.
Die seit 2001 gültige und von der
International Mineralogical Association (IMA) verwendete
9. Auflage der Strunz'schen Mineralsystematik ordnet Korund in die erweiterte Klasse der „Oxide (Hydroxide, V
[5,6]
Vanadate, Arsenide, Antimonide, Bismuthide, Suldide, Selenide,
Telluride, Jodide)“ und dort in die Abteilung der
„Metall : Sauerstoff = 2 : 3, 3:5 und vergleichbare“ ein. Diese
Abteilung ist weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten
Kationen,
so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der
Unterabteilung „Mit mittelgroßen Kationen“ zu finden ist, wo es als
Namensgeber die „Korundgruppe“ mit der System-Nr.
4.CB.05 und den weiteren Mitgliedern
Brizziit,
Ecandrewsit, Eskolait,
Geikielit, Hämatit,
Ilmenit,
Karelianit,
Melanostibit und
Pyrophanit sowie den noch nicht von der IMA bestätigten Minerale
Auroantimonat und
Romanit bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche
Systematik der Minerale nach Dana
ordnet den Korund in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort in
die Abteilung der „Oxide“ ein. Hier ist er zusammen mit Hämatit
Namensgeber der „Korund-Hämatit-Gruppe“ mit der System-Nr.
04.03.01 und den weiteren Mitgliedern Eskolait, Karelianit und
Tistarit innerhalb der Unterabteilung „
Einfache Oxide mit einer Kationenladung von 3+ (A2O3)“ zu finden.
Bildung und Fundorte
Zweifarbig rosa-violetter Saphir im Muttergestein aus
Ihosy in Madagaskar (Größe: 6,8 x 4,5 x 4,4 cm)
Korund tritt meist mit
Spinell und
Magnetit, aber auch mit vielen anderen Mineralen
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: 2011) an rund 1500 Fundorten nachgewiesen werden.
[1] Bekannt durch ihre außergewöhnlichen Korundfunde wurden unter anderem
Letaba in
Südafrika, wo ein 61 x 30 cm großer und ca. 160 kg schwerer Kristall zutage trat und
Bancroft in der kanadischen Provinz
Ontario mit einem Kristallfund von rund 30 kg Gewicht.
In Deutschland fand sich Korund unter anderem im
Schwarzwald und am
Kaiserstuhl in Baden-Württemberg; im
Bayerischen und
Oberpfälzer Wald in Bayern; bei
Frankfurt-Heddernheim in Hessen; bei
Bad Harzburg in Niedersachsen; an mehreren Orten im nordrhein-westfälischen
Siebengebirge; an vielen Fundpunkten in der
Eifel in Rheinland-Pfalz; bei
Waldheim,
Hinterhermsdorf,
Schneeberg, am
Ochsenkopf bei Jägerhaus und in der
Oberlausitz in Sachsen sowie bei
Barmstedt und
Schleswig in Schleswig-Holstein.
In Österreich findet man das Mineral in
Kärnten,
Niederösterreich und in der
Steiermark sowie am
Nasenkopf im
Habachtal in Salzburg. In der Schweiz kommt Korund in der Zentralmoräne des
Aargletschers im Kanton Bern, in der Gemeinde
Roveredo (
Kanton Graubünden) und im
Kanton Tessin vor.
Weitere Fundorte sind
Afghanistan, die
Antarktis,
Argentinien,
Australien,
Bolivien,
Brasilien,
Bulgarien,
Chile,
China,
Finnland,
Frankreich,
Griechenland,
Grönland,
Indien,
Indonesien,
Irland,
Israel,
Italien,
Japan,
Kambodscha,
Kanada,
Kasachstan,
Kenia,
Kirgisistan,
Kolumbien,
Demokratische Republik Kongo,
Nord- und
Südkorea,
Laos,
Madagaskar,
Malawi,
Mazedonien,
Mexiko,
Mongolei,
Mosambik,
Myanmar,
Namibia,
Nepal,
Neuseeland,
Norwegen,
Pakistan,
Polen,
Rumänien,
Russland,
Schweden,
Simbabwe,
Slowakei,
Somaliland,
Sri Lanka,
Südafrika,
Suriname,
Swasiland,
Tadschikistan,
Tansania,
Thailand,
Tschechien,
Türkei,
Ukraine,
Ungarn,
Uruguay, den
Vereinigten Arabischen Emiraten, im
Vereinigten Königreich (Großbritannien), den
Vereinigten Staaten (USA) und in
Vietnam.
Im Staub des Kometen
Wild 2 konnte Korund nachgewiesen werden.
[4]
Synthetische Herstellung
Verschiedene synthetische Korunde
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.
Die erstmalige Herstellung von Elektrokorund erfolgte 1894 durch den deutschen Chemiker
Ernst Moyat[5]. Kurz vor dem
Ersten Weltkrieg erhielt Ernst 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 % Al
2O
3), am Boden setzte sich
Ferrosilicium (FeSi) ab. Zusammensetzung: ± 15 % Si, 5 % Al
2O
3, 3 % TiO
2, 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 % Al
2O
3). 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.
Heute werden zur industriellen Herstellung von Korunden vor allem die hydrothermale Kristallzüchtung oder das
Czochralski-Verfahren eingesetzt.
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.
Kristallstruktur
Kristallstruktur von Korund
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.
[6]
In der Korund-Struktur bilden die
Sauerstoffatome eine leicht verzerrte
hexagonal dichteste Kugelpackung, in der zwei Drittel der
Oktaederlücken mit
Aluminium besetzt sind.
[7]
Verwendung
körniger Elektrokorund für industrielle Zwecke
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 (kalzinierte Tonerde) findet sich Korund zudem in
Technischer Keramik als Elektronik-Substrat (
Dickschichttechnik), hochrein als Material für Brennerrohre von Hochdruck-
Gasentladungslampen
oder als Zuschlagstoff für harte, abrieb- und korrosionsfeste Keramik,
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 Abtastnadel-Material in
Tonabnehmern
von Plattenspielern wird oft statt Diamant Korund verwendet, was zur
umgangssprachlichen Bezeichnung „Saphir“ für die Abtastnadel führte.
Der
Titan:Saphir-Laser besitzt als aktives Medium einen Titan-dotierten Korundkristall. Der nur historisch interessante
Rubinlaser besitzt einen Chrom-dotierten Korundkristall (
Rubin).
Blaue Leuchtdioden bestehen oft aus
Galliumnitrid, das epitaktisch auf synthetischem Korund abgeschieden wurde.
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 (vgl.
Leica M8) eingesetzt.
Siehe auch
Literatur
- Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0
- Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. 13. Auflage. BLV Verlags GmbH, 1976/1989, ISBN 3-405-16332-3 (S. 98 - Korundgruppe; S. 269 – Synthetische Herstellung von Edel- und Schmucksteinen)
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ a b c d Mindat – Corundum (englisch)
- ↑ Datenblatt Korund bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
- ↑ oskar-moser.de: Technische Daten synthetischer Saphir
- ↑ Mindat – Localities for Corundum
- ↑ Dieko H. Bruins: Werkzeuge und Werkzeugmaschinen für die spanende Metallbearbeitung, Band 1, Carl Hanser Verlag München, 1968, S. 236
- ↑ Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 193.
- ↑ Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 52–53.
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