Trióxido de Aluminio, Alúmina (Al2O3)

Fórmula: Al2O3

Punto de fusión: 2072ºC

Densidad: 3,987 gr/cc (todas las modificaciones)

Solubilidad: Sólo en HF y bases calientes.

Palabras mayores, muy mayores. El óxido de Aluminio es casi tan famoso a día de hoy como lo es el propio Aluminio Metálico, aunque no se parezcan en nada.

Durante siglos, si no milenios, ha sido conocido alrededor del globo por sus formas de gemas preciosas, Zafiro y Rubí. Ambas versiones pertenecen al mineral que recibe el nombre de Corindón y que no es más que la forma cristalina de la Alúmina común y corriente.

Tiene una dureza elevada (9 Mohs) y durante siglos se ha considerado, erróneamente, como el mineral más duro luego del Diamante. Ésto no es del todo mentira si sólo contamos a los minerales que encontramos de forma natural en la Tierra, pero incluso la Moissanita (forma gema del Carburo de Silicio, SiC) es ligeramente más dura.

Se le puede considerar un cristal o una cerámica, dependiendo del contexto, ninguna de las dos clasificaciones es incorrecta ya que sus propiedades se encuentran entre las que caracterizan a ambas “familias”. El Trióxido de Aluminio se presenta en dos formas principales. Una es la Alúmina, de color blanco lechoso, muy dura y densa, que es barata y se produce oxidando deliberadamente el metal Aluminio en abundante presencia de Oxígeno mientras que se separa de otros elementos (fundamentalmente Silicio). En ésta forma presenta varias estructuras cristalinas (a diferencia del Corindón) lo cual parece no afectar un ápice a sus características. La Alúmina y el Corindón no son lo mismo, pero se comportan exactamente igual en términos de resistencia al desgaste y a la corrosión.

La Alúmina es similar a la Magnesia en muchos aspectos, pero es aún más resistente al calor, ataque químico, et cétera. También es más cara, como cabría de esperar. Una forma especial de la Alúmina, llamada Alúmina activa, es porosa y se usa como material hidrófilo para combatir la humedad (absorbe cantidades marginales de H2O, como la Magnesia). Esto no significa que la Alúmina pura sea soluble en agua o la absorba, ya que de hecho como acabo de decir en su forma original es muy inerte químicamente hablando.

La dureza, buena tenacidad y capacidad de operar a altas temperaturas, unidas a su excelente resistencia a la corrosión la convierten en una de las cerámicas de alto rendimiento más importantes y usadas. Se utiliza como abrasivo, en crisoles y piezas de laboratorio. Es una de las cerámicas de élite más baratas.

El Corindón es la forma cristalina del Trióxido de Aluminio y la forma más abundante del óxido del elemento que podemos encontrar en la naturaleza. Sucede inmediatamente al Diamante en la lista de más a menos duros y sus variedades muy puras y brillantes han sido tasadas como gemas desde el albor de los tiempos por diversas culturas a nivel mundial. El Corindón puro es un vidrio transparente con una única estructura cristalina definida, pero es raro encontrarlo en estado de gran pureza. Las variedades rojas o rojizas reciben el nombre de Rubís (o Rubíes), mientras que todo aquel corindón de cualquier color que no sea el rojo recibe el nombre de Zafiro, incluso si es rosa. La diferencia entre Rubí y Zafiro es ante todo, el color, y dicho cambio se debe a la presencia de impurezas metálicas en su interior que reemplazan algunos átomos de Aluminio del entramado interno del cristal. El responsable del color rojo característico del Rubí es el Cromo, que “se cuela” en el interior del Rubí mientras éste se forma, mientras que una combinación de Hierro y Titanio confieren al Zafiro su peculiar color. Otros Zafiros más raros, como los amarillos (dorados), lechosos, verdes, violetas/malvas, et cétera, tienen esos colores debido a otros elementos, o directamente a la ausencia de Hierro o Titanio, es decir, el color azul en el caso del Zafiro depende del Hierro y el Titanio, no de uno sólo de los dos, de hecho, si alguno estuviera ausente, el color sería distinto.

Más allá de eso, el Rubí y el Zafiro son mecánica y químicamente la misma cosa, aunque el precio de cada uno depende de la calidad del cristal en cuestión, su peso, pureza, brillo, índice de reflectividad (“fuego”), et cétera.

El Corindón es bastante denso (sobre los 4 gr/cc), casi el doble que el Aluminio metálico. Esto se debe a que en el Corindón los átomos de Oxígeno y Aluminio están tan unidos entre sí (compactados) que son capaces de meter más átomos por la misma unidad de volumen que el Aluminio puro. Es decir, los enlaces de Oxígeno-Aluminio son más cortos (y fuertes) que los de Aluminio-Aluminio por lo que, unido a una estrcutura cristalina favorecedora, el óxido del metal es más denso (ya que está más concentrado) que el metal en sí mismo en estado puro. Es una de las pocas excepciones en los óxidos metálicos, ya que la mayoría son menos densos por unidad de volumen que el metal en estado puro.

Al igual que la Alúmina, el Corindón se puede sintetizar en grandes cantidades, y es la gema preciosa más fácil de producir de forma artificial, a tal punto que se puedan obtener cubos de casi un metro cúbico (no es broma) del compuesto en calidad de alta pureza. El hecho de que el Corindón sea tan fácil de producir ha posibilitado el uso del material a larga escala. La aplicación más famosa, como no podría ser de otra forma, es en aquellas piezas que tradicionalmente se fabricaban con otros cristales con base de Cuarzo que si bien eran resistentes a la corrosión no eran tan duros como los de Zafiro. En otras palabras, cuando te venden un reloj con “esfera de Zafiro” no están mintiendo; efectivamente, se trata de una pieza de Al2O3, que tiene las mismas características o incluso mejores que un Zafiro auténtico, dado que su producción no admite la intrusión de elementos considerados negativos como es el caso de los Zafiros naturales que son tradicionalmente azules. El Zafiro comercial es en realidad Corindón de alta transparencia, y no sólo se usa para esferas de relojes de todos tipos si no también en laboratorios y equipos de alta tecnología. Es muy tenaz, duro y resistente a la corrosión y sobre todas las cosas, al calor extremo.

De manera similar, los relojes automáticos o de cuerda (analógicos) que se venden con la frase típica de “20 o 23 rubíes” no habla si no de Rubís sintéticos, justo como en el caso del Zafiro sintético, con forma de cilindro de diámetros en ocasiones menores al milímetro. Se usan como “ejes” de los engranajes ya que no se desgastan. Antes se gastan los engranajes de Latón que el propio Rubí en cuestión. Nota: los primeros Rubís de relojería sí eran naturales pero actualmente se usan los sintéticos ya que son mejores al tener un crecimiento controlado en laboratorios la cristalización es más homogénea. A diferencia del “Zafiro” comercial, el Rubí sintético sí es dopado con Cromo (en realidad, óxido de Cromo) para obtener el famoso tinte rojo de la gema natural. Dicha adición no mejora ni merma ninguna de las características de la pieza.