コランダム(corundum)は、酸化アルミニウム(Al2O3)の結晶からなる鉱物。鋼玉(こうぎょく)とも呼ばれる。赤鉄鉱グループに属する。
純粋な結晶は無色透明であるが、結晶に組みこまれる不純物イオンにより色がつき、ルビー(赤色)、サファイア(青色などの赤色以外のもの)などと呼び分けられる。
古くから、磨かれて宝石として珍重されたが、現在では容易に人造でき、単結晶は、固体レーザー、精密器械の軸受などに使われ、大規模に作られる多結晶の塊は研磨材、耐火物原料などに使われる。
なお、磁鉄鉱、赤鉄鉱、スピネルなどが混ざる粒状の不純なコランダムは、エメリーと呼ばれ、天然の研磨材であった。
結晶格子中のイオン半径は、アルミニウムが68pm、酸素が126pmである。大きい方の酸化物イオンを密に並べると、図2の白球の集まりになり、やや歪んだ六方最密充填構造を形成する。そして、3つのO2-が接する「ヘソ」にAl3+イオン(黒丸)が座りアルミニウムイオンは6配位八面体の酸素に取り囲まれるが、組成がAl2O3なので、「ヘソ」の1/3は規則的に空いている。この層を積み重ねてコランダム結晶の模型を組むことができ、積むときは、黒球が座っていない下層の「ヘソ」に上の層の白球が座るようにする(図2のa)。そうするとアルミニウムの黒球は、下の層の「ヘソ」と上の層の「ヘソ」との間におさまる(図2のb)。
河川のお話
大阪情報
欧米の美術
ことわざ集
茨城の情報
せの付く言葉
惑星のお話
香り・情報
コインの秘密
知って・マナー
泌尿器科
棚田
弓道
四国
水族館
フラメンコ
昆虫
医用生体工学
上場
バイアスロン
図2は六方晶的に描いてあるが、この結晶は菱面体晶にも描け、結晶構造は、対称性にまさる後者で記述される。
酸化アルミニウムの結晶はアルミナともいう。アルミナにはいろいろな結晶構造のものがあり、図2の構造のアルミナは、αアルミナである。
酸化クロムの結晶はコランダムと相似で、図2の黒球のAl3+は、Cr3+と入れ替わることができる。微量のCr3+が入れ替わるとコランダムはピンクになり、2%くらい入れ替わると全くのルビー色になる。これが、ルビーである。
Cr3+でなくFe3+などが入ると青色になり、これが、サファイアである。ただし、人造単結晶(後記)では、ルビー色でないコランダムを、無色透明のものも含め、サファイアと総称することがある。
ボーキサイトをアーク炉で融解し精製して作る褐色溶融アルミナ(後記)が、黒褐色不透明なのは、Tiイオン、MgイオンがAlイオンの場所のところどころにあることによる。
性質 [編集]
密度は、3.987g/cm3。
モース硬度は、ダイアモンドに次ぐ9。
修正モース硬度は、ダイアモンド、炭化ケイ素に次ぐ13。
ヌープ硬度は、1,700~2,500kgf/mm2。結晶面により異なる。
条痕は、白。
色は、上記のとおり、無色透明から黒褐色不透明まで、いろいろ。
融点は、2,050℃。
電気伝導は、固体の状態では絶縁体。2,050℃で融けた液体は良導体。