Оксид алюминия

Окси́д алюми́нияAl2O3— белое тугоплавкое вещество, бинарное соединениеалюминияикислорода. В природе распространён в видеглинозёма, составляющая частьглин, нестехиометрической смеси оксидов алюминия,калия,натрия, магнияи т. д.В модификациикорундаимеет атомную кристаллическую решётку.
Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы.Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Являетсядиэлектриком, но некоторыеисследователи считают егополупроводником n-типа.Диэлектрическая проницаемость9,5—10.Электрическая прочность10 кВ/мм.
Химическая активность зависит от условий получения.
В природе можно встретить только тригональнуюα-модификацию оксида алюминия в виде минералакорундаи его редких драгоценных разновидностей (рубин,сапфири т. д.). Она является единственной термодинамически стабильной формой Al2O3. При термообработкегидроксидов алюминияоколо 400 °С получают кубическуюγ-форму. При 1100—1200 °С сγ-модификацией происходит необратимое превращение вα-Al2O3, однако скорость этого процесса невелика, и для завершения фазового перехода необходимо либо наличиеминерализаторов, либо повышение температуры обработки до 1400—1450 °С.
Известны также следующие кристаллические модификации оксида алюминия: кубическаяη-фаза, моноклиннаяθ-фаза, гексагональнаяχ-фаза, орторомбическаяκ-фаза. Спорным остаётся существованиеδ-фазы, которая может быть тетрагональной или орторомбической.
Вещество, иногда описываемое какβ-Al2O3, на самом деле представляет собой не чистый оксид алюминия, а ряд алюминатов щелочных и щёлочноземельных металлов со следующими общими формулами: MeO·6Al2O3и Me2O·11Al2O3, где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция и т. д., а Ме2О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов. При 1600—1700 °Сβ-модификация разлагается наα-Al2O3и оксид соответствующего металла, который выделяется в виде пара.
Получают избокситов,нефелинов,каолина,алунитовалюминатнымили хлоридным методом. Сырьё в производствеалюминия,катализатор,адсорбент, огнеупорный иабразивныйматериал.
Плёнки оксида алюминия на поверхности алюминия получают электрохимическими или химическими методами. Так, например, получают диэлектрический слой в алюминиевыхэлектролитических конденсаторах. В микроэлектронике также применяетсяэпитаксияоксида алюминия, которая многими учёными считается перспективной, например, в изоляции затворов полевых транзисторов.
Оксид алюминия (Al2O3), как минерал, называетсякорунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называетсярубином, синий, традиционно —сапфиром. Согласно принятым в ювелирном деле правилам, сапфиром называют кристаллическийα-оксид алюминия любой окраски, кроме красной. В настоящее время кристаллы ювелирного корунда выращивают искусственно, но природные камни всё равно ценятся выше, хотя по виду не отличаются. Также корунд применяется какогнеупорныйматериал. Остальные кристаллические формы используются, как правило, в качествекатализаторов,адсорбентов, инертных наполнителей в физических исследованиях и химической промышленности.
Керамикана основе оксида алюминия (алюмооксидная керамика) обладает высокой твёрдостью, огнеупорностью и антифрикционными свойствами, а также является хорошимизоляторомпри довольно высокомкоэффициенте теплопроводности, но всё же уступающембериллиевой керамике. Она используется в горелкахгазоразрядных ламп, для изготовления подложек и металлокерамических корпусовинтегральных схеми другихполупроводниковых приборов, в запорных элементахкерамических трубопроводных кранов, взубных протезах, при изготовлении мощныхэлектронных лампи т. д.
Так называемыйβ-оксид алюминия в действительности представляет собой смешанный оксид алюминия инатрия. Он и соединения с его структурой вызывают большой научный интерес в качестве металлопроводящеготвёрдого электролита.
γ-Модификации оксида алюминия применяются в качестве носителя катализаторов, сырья для производства смешанных катализаторов, осушителя в различных процессах химических, нефтехимических производств (ГОСТ 8136—85).
Оксид алюминия используется для полученияалюминияв промышленности.
Алюминий, являясь химически активным металлом, моментально образует при соприкосновении с кислородом воздуха на поверхности изделий из него тончайшую защитнуюоксидную плёнкуAl2O3. Именно благодаря ей, например, алюминий не реагирует с водой, в то же время как при её разрушении (например, при амальгамировании) алюминий начнет окисляться и реагировать с водой с образованиемамфотерногогидроксида алюминия.