Wie werden Rubine und Saphire synthetisiert?
Rubine und Saphire sind verschiedene Arten des Mineralkorunds, auch Aluminiumoxid genannt. Aluminiumoxid ist sehr verbreitet und macht mehr als 15% der Erdkruste aus. Es ist jedoch normalerweise unrein und erscheint als undurchsichtiges Gestein. Wenn Korund sehr rein ist, ist er transparent und wird als Edelstein angesehen. Rote Korunde werden Rubine genannt, während alle anderen Farben (am häufigsten blau) Saphir genannt werden. Korunde werden zum Teil wegen ihrer extremen Härte geschätzt - das einzige natürlich vorkommende Mineral mit größerer Härte ist Diamant. Ein Rubin kann praktisch alles andere als einen Diamanten zerkratzen.
Die synthetische Herstellung von Rubinen und anderen Korunden begann 1837, als der Chemiker Gaudin die ersten synthetischen Rubine durch Schmelzen von Chrom (Pigment) mit Aluminiumoxid bei hoher Temperatur in einer sauerstoffhaltigen Umgebung herstellte. 1847 synthetisierte Edelman weißen Saphir durch Schmelzen von Aluminiumoxid in Borsäure. 1877 synthetisierten Frenic und Freil Korundkristalle, aus denen kleine Steine geschnitten werden konnten. Erst 1903 führten Frimy und Auguste Verneuil das Verneuil-Verfahren, auch Flammenfusion genannt, zur Massenproduktion von Rubin und Saphir ein. Das Verneuil-Verfahren ermöglicht die Erzeugung von Rubinen, die viel größer und makelloser sind, als es die Natur erzeugen könnte.
Das Grundprinzip des Verneuil-Verfahrens besteht darin, ein Pulver aus hochgereinigtem (> 99,9995%) Aluminiumoxid mit einer Knallgasflamme von 2000 ° C (3600 ° F) zu schmelzen, wodurch sich Tröpfchen auf einer Kugel (zylindrischer Kristall) langsam ansammeln. Die nach diesem Verfahren hergestellte durchschnittliche kommerzielle Kugel hat einen Durchmesser von 13 mm (0,5 Zoll), eine Länge von 25 bis 50 mm (1 bis 2 Zoll) und ein Gewicht von etwa 125 Karat (25 g). Es wird für einen Preis zwischen 1 USD und 200 USD pro Karat verkauft. Damit der Verneuil-Prozess reibungslos abläuft, müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein: Die Temperatur der Flamme darf nicht viel höher sein als die minimale Schmelztemperatur, die Kontaktfläche zwischen dem Boule und seiner Basis muss so klein wie möglich sein und das geschmolzene Produkt muss stets erhalten bleiben im gleichen Teil der Knallgasflamme.