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剛玉(英語:corundum)是一種由氧化鋁(Al2O3)的結晶形成的成岩礦物。剛玉常含有少量的鐵、鈦、釩和鉻離子[2][3]。純氧化鋁結晶是無色的,但因為所含雜質不同,剛玉呈現不同的顏色。
剛玉 | |
---|---|
基本資料 | |
類別 | 氧化物 |
化學式 | 氧化鋁 - Al2O3 |
IMA記號 | Crn[1] |
施特龍茨分類 | 4.CB.05 |
戴納礦物分類 | 4.3.1.1 |
晶體分類 | 複三方偏三角面晶族 (3m) H-M記號: (32/m) |
晶體空間群 | R3c |
晶胞 | a = 4.75 Å, c = 12.982 Å; Z=6[2] |
性質 | |
分子量 | 101.96 g·mol−1 |
顏色 | 棕至灰色, 紅、橘、黃、藍、紫色 |
晶體慣態 | 晶體通常呈板狀或柱狀 |
晶系 | 三方晶系 |
解理 | 無 |
斷口 | 貝殼狀至參差狀 |
韌性/脆性 | 脆性 |
莫氏硬度 | 9 |
光澤 | 金剛石光澤至玻璃光澤 |
條痕 | 白色 |
透明性 | 透明至半透明 |
比重 | 3.95 - 4.1 |
光學性質 | 單軸(-) |
折射率 | nω=1.768 - 1.772 nε=1.760 - 1.763[3][4] |
雙折射 | 0.009 |
多色性 | 無 |
發光性 | 無 |
熔點 | 2,044 °C(3,711 °F) |
主要品種 | |
藍寶石 | 所有顏色除了紅色 |
紅寶石 | 紅色 |
寶石級剛玉之中,摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅,一般稱之為紅寶石;而藍色或沒有色的剛玉,普遍都會被歸入藍寶石的類別。剛玉的英文名corundum源於泰米爾語的குருந்தம்(羅馬化:Kuruntam),起源於梵文的कुरुविन्द(羅馬化:Kuruvinda),意為「紅寶石」[5]
1837年{{le|馬克·安托萬·奧古斯特·戈丹|Marc Antoine Auguste Gaudin]]採用少量鉻作為顏料,高溫融化氧化鋁,從而第一次獲得了合成剛玉[6] 1847年,雅克-約瑟夫·埃貝爾蒙透過在硼酸中熱融氧化鋁獲得了白色的合成剛玉。1877年,埃德蒙·弗雷米和奧古斯德·伐諾伊在超過兩千度的高溫下燒結氟化鋇、氧化鋁和少量的鉻,獲得了人造紅寶石。1903年,伐諾伊宣稱他可以用這一方法完成商業規模的紅寶石生產。[7]
剛玉具有三角對稱結構,空間群R3c,標況下晶格參數為a = 4.75 Å,c = 12.982 Å。晶胞包括六個組成單元。在剛玉的晶格中,氧原子形成略微扭曲的六方緊密堆積結構,其中三分之二的八面體空隙填充有鋁離子。
剛玉具有較高的硬度(摩氏硬度為9),以剛玉為主含有雜質較多的棕剛玉的摩氏硬度也可以達到8,都可以用來研磨大部分礦物。加之剛玉和金剛砂具有相對比鑽石更低廉的價格,因此被廣泛用於砂紙和各種研磨設備上,對金屬、塑料和木材進行加工。除去高硬度之外,剛玉的密度為4.02 g/cm3,這在由低相對分子質量元素例如鋁和氧組成的礦物中是十分高的[8]。
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