コランダム（鋼玉）

分類酸化鉱物
組成Al2O3
晶系三方晶系
色灰色〜青色
条痕無色
光沢ガラス光沢
硬度9
比重4.0
劈開なし
ウィキプロジェクト 鉱物
 表・話・編・歴 
図1 採掘されたコランダムの塊

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。
目次

1 結晶構造とコランダムの仲間

2 性質

3 産出

4 単結晶の人造法

4.1 火炎溶融法

4.2 フラックス法

4.3 熱水法

4.4 引き上げ法


5 多結晶コランダム塊の製造法

5.1 白色電融アルミナ

5.2 褐色電融アルミナ


6 用途

7 関連項目

8 参考文献

9 外部リンク

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結晶構造とコランダムの仲間図2 コランダムの結晶層

イオン半径は、アルミニウムが680pm、酸素が1260pmである。大きい方の酸素イオンを密に並べると、図2の白球の集まりになる。そして、3つのO2-が接する「ヘソ」にAl3+イオン（黒丸）が座るが、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）。

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

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。

産出

コランダムは、さまざまに産出する。

ペグマタイト、花崗岩、閃長岩などの火成岩とともに。