Alüminium oksid

Alüminium oksid, Al2O3— alüminium və oksigenin kimyəvi birləşməsidir. Bir neçə alüminium oksid arasında ən çox rast gəlinən alüminium (III) oksid təyin edilmişdir. Ümumiyyətlə, alümina adlanır və ayrıca müəyyən forma və ya tətbiqlərə görə aloksid, aloksit və ya alundum da adlandırıla bilər. Təbii olaraq kristal polimorf fazasında α-Al2O3mineral korund kimi meydana gəlir ki, bu daqiymətli daşlaryaqut və safirdir. Al2O3, sərtliyi sayəsində aşındırıcı və yüksək ərimə nöqtəsi sayəsində odadavamlı bir material olaraq alüminium metalının istehsalında əhəmiyyətlidir.
Korund alüminium oksidin ən çox yayılmış təbii olaraq meydana gələn kristalformasıdır. Yaqut və sapfir korundun qiymətli keyfiyyətli formalarıdır. Yaqutlara xarakterik tünd qırmızı rəng və lazer keyfiyyəti xrom izləri ilə verilir. Safirlər dəmir və titan kimi fərqli rənglərdə olur. Son dərəcə nadir bir δ forması, deltalumit mineralı kimi meydana gəlir.
Al2O3elektrik izolyatorudur, lakin keramika materialı kimi nisbətən yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir. Alüminium oksid suda həll olmur. Korund və ya α-alüminium oksid adlanan ən çox meydana gələn kristal şəklində, sərtliyi aşındırıcı və kəsici alətlərdə bir komponent kimi istifadə üçün əlverişlidir.
Alüminium oksid metal alüminiumun hava şəraitinə qarşı müqavimətinin məhsuludur. Alüminium metalı atmosfer oksigeni ilə çox reaktivdir və yüzlərlə pikosaniyədə məruz qalmış alüminium səthində alüminium oksidin (4 nm qalınlığında) nazik bir pasivasiya təbəqəsi əmələ gəlir. Bu təbəqə metalı qoruyur. Bu oksid təbəqəsinin qalınlığı və xüsusiyyətləri anodlaşdırma adlı bir proses istifadə edilərək artırıla bilər. Alüminium oksid 1988-ci ildəABŞƏtraf Mühitin Mühafizəsi Agentliyinin kimyəvi maddələr siyahısından çıxarıldı. Alüminium oksid, lifli bir formada olduğu halda, Zəhərli Maddələrin Sərbəst Buraxılması siyahısında yer alır.
Alüminium oksid amfoter maddədir, yəni florid turşusu və natrium hidroksid kimi həm turşularla, həm də əsaslarla reaksiyaya daxil ola bilər, bir əsas kimi turşu ilə və bir turşu kimi əsaslareaksiyaya daxil olur, digərini neytrallaşdırır və bir duz istehsal edir.
Al2O3+ 6 HF → 2 AlF3+ 3 H2O
Al2O3+ 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4(natrium aluminat)
Brazilyadan korund, təxminən ölçüsü 2×3 cm.
Kristal alüminium oksidin ən geniş yayılmış forması, termodinamik cəhətdən sabit forma olan korund kimi tanınır. Alüminium oksid, kubik və η fazaları, monoklinik θ fazası, altıbucaqlı χ fazası, ortorombik κ fazası və tetraqonal və ya ortorombik ola bilən δ fazası da daxil olmaqla, digər metastabil fazalarda mövcuddur. Hər birinin bənzərsiz bir kristal quruluşu və xüsusiyyətləri var. Kubik γ-Al2O3mühüm texniki tətbiqlərə malikdir.
Ərimə temperaturuna yaxın əridilmiş alüminium oksidin təxminən 2/3-i tetrahedrdir və 1/3 hissəsində 5 koordinasiyalı, çox az (<5%) oktahedr Al-O mövcuddur. Oksigen atomlarının təxminən 80% -i üç və ya daha çox Al-O poliedrası arasında bölüşdürülür və çoxüzlü əlaqələrin əksəriyyəti küncdə paylaşılır, qalan 10–20% -i kənarda bölüşdürülür. Ərimə zamanı oktahedranın parçalanması nisbətən böyük həcm artımı (~ 20%) ilə müşayiət olunur, mayenin ərimə nöqtəsinə yaxın sıxlığı 2.93 q / sm3-dir. Əridilmiş alüminiumun quruluşu temperaturdan asılıdır və amorf alüminiumda olan yerli struktur tənzimləmələrinə yaxınlaşaraq tetrahedr AlO4 vahidləri hesabına soyuduqda 5 və 6 qat alüminiumun hissəsi artır.
Alüminium hidroksid mineralları alüminiumun əsas filizi olan boksitin əsas tərkib hissəsidir. Boksitlərə lateritlərdə rast gəlinir. Boksit Bayer prosesi ilə təmizlənir:
Al2O3+ H2O + NaOH → NaAl(OH)4
Al(OH)3+ NaOH → NaAl(OH)4
SiO2xaricində, boksitin digər komponentləri əsasda həll olmur. Əsas qarışığın süzülməsindən sonra Fe2O3 çıxarılır. Soyudulduqda Al(OH)3çökür və silikatlar məhlulda qalır.
NaAl(OH)4→ NaOH + Al(OH)3
2 Al(OH)3→ Al2O3+ 3 H2O
Şüşələrin bir çoxunun tərkibində tərkib hissəsi kimi alüminium oksidi vardır. Alümosilikat şüşə tərkibində 5% ilə 10% arasında alüminium olan, çox istifadə olunan bir şüşə növüdür.
Alüminium oksid sənayedə faydalı olan müxtəlif reaksiyaları kataliz edir. Ən böyük miqyaslı tətbiqi isə alüminium oksidin hidrogen sulfid tullantı qazlarını neftayırma zavodlarında elementar kükürdə çevirmək üçün Claus prosesində katalizator kimi istifadə olunmasıdır. Spirtlərin alkenlərə susuzlaşdırılması üçün də faydalıdır.
Alüminium oksid, hidrokükürdsüzləşmə və bəzi Ziegler-Natta polimerləşmələrində istifadə edilən bir çox sənaye katalizatorları üçün katalizator dəstəyi rolunu oynayır.
Alüminium oksid suyun qaz axınlarından təmizlənməsi üçün geniş istifadə olunur.