అల్యూమినియం ఆక్సైడ్

అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఒకరసాయన సమ్మెళన పదార్థం.ఇది ఒక అకర్బన రసాయన సంయోగపదార్థం. అల్యూమినియం, ఆక్సిజన్ సంయోగము వలన ఈ రసాయన సంయోగపదార్థం ఏర్పడినది. అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ రసాయన సంకేత పదంAl2O3.పలు రూపాల అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌లలో అతిసాధారంగా లభించే ఈ సంయోగపదార్థాన్ని అల్యూమినియం (III) ఆక్సైడ్ అంటారు.దీని సాధారణ పేరు అల్యూమిన. ఈ రసాయన సంయోగపదార్థం సాధారణంగా స్పటిక బహురూపాకస్థితి α-Al2O3గా లభిస్తుంది. అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను అల్యూమినియం లోహఉత్పత్తిలో ఉపయోగిస్తారు.ఎక్కువ కఠీనత్వం, దృఢత్వం కలిగి ఉన్నందున పదార్థాలను ఒరపిడి రాయి/అరగతీయు గరుకుపదార్థం (abrasive) గా ఉపయోగిస్తారు.అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ అధిక ద్రవీభవన స్థానం కల్గిఉండటం వలన రిఫ్రాక్టరి (refractory) మెటిరియల్లలో ఉపయోగిస్తారు
.α-Al2O3 ఖనిజ కురంజిరాళ్ళను/Corundum ఏర్పరచును. ఖనిజ కురంజిఱాయి నుండి రత్నాపు రాళ్ళు కెంపు, నీలమణి అనురత్నపు రాళ్ళూ ఏర్పడును.

ఇతర పేర్లు
అలోక్సైడ్ (aloxide, అలోక్సైట్ (aloxite, అలన్డ్రం (alundum) అనే ఇతర పేర్లు కూడా ఉన్నాయి.

స్వాభావిక లభ్యత
కురంజిఱాయి (Corundum) అనుస్పటిక ఘనపదార్థం రూపంలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ సాధారణంగా స్వాభావికం లభిస్తుంది. కెంపులు, నీలమణి రత్నాలు కురంజిఱాయి నుండి ఏర్పడినవే, వాటిలోని మలినాలవలన అవి వివిధ రంగులను పొందినవి. కెంపులోఉన్న క్రోమియం కారణంగా దానికి ముదురు ఎరుపురంగు, లేసరుగుణాలు కలిగినవి. నీలమణిలో ఇనుము, టైటానియం వంటి ఇతర మలినాలవలన అది వివిధ రంగులలో లభిస్తున్నది.

లక్షణాలు
అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఒకవిద్యుతుఇన్సులేటర్/విద్యుద్బంధకం. అయితే ఉత్తమఉష్ణ వాహకగుణం కల్గిఉన్నది (30 Wm−1K−1[3]) . అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ నీటిలో కరుగదు.అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ యొక్క దృఢత్వం వలన దీనిని కటింగ్ టూల్స్ (లోహాలను కత్తరించు పరికరాలు) లలో ఉపయోగిస్తారు.అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ లోహ అల్యుమినియానికి వాతావరణంవలన కల్గు నష్టాన్ని/క్షయాన్ని నిరోధించును.లోహ ఆక్సైడ్ వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ తో చర్యాశీలత వలన, అల్యూమినియం ఉపరితలం మీద పలుచని పాస్సివేసన్ పొరలా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ (4 nm మందం) ను ఏర్పరచును. అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ పాస్సివేసన్ పొర అల్యూమినియాన్ని మరింత ఆక్సీకరణ జరుగకుండా నిలువరించును.

అనొడిసింగ్ (anodising) పద్ధతిలో అల్యూమినియం మీద ఏర్పడు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ పోరామందాన్ని, గుణాలని ద్విగుణి కృతం కావించ వచ్చును. ఈ పద్ధతివలన అల్యూమినియం మిశ్రమ లోహాల (అల్యూమినియం బ్రోంజేస్ వంటి) క్షయికరణ నిరోధక శక్తిని పెంచుతుంది. అనడోసింగ్‌పద్ధతిలో ఏర్పడిన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్, స్ఫటికముగా ఏర్పడని నియత రూపములేని రసాయన సంయోగ పదార్థం.

ద్విస్వభావయుత లక్షణం/స్వభావం
అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ద్విశ్వభావయుత (Amphoteric) రసాయన పదార్థం. ఇది అటు హైడ్రోఫ్లోరిక్ వంటి అమ్లాలతో, ఇటు సోడియం హైడ్రాక్సైడ్వంటి క్షారాలతో రసాయనచర్యలో పాల్గొనును.అమ్లాలతో చర్య జరుపు నపుడు క్షారములా, క్షారాలతో చర్య జరుపునపుడు ఆమ్లంలా ప్రవర్తించును.
Al2O3 + 6 HF → 2 AlF3 + 3 H2O
Al2O3 + 6 NaOH + 3 H2O → 2 Na3Al(OH)6 (సోడియం అల్యూమినేట్ )

నిర్మాణం
అతి సాధారణంగా స్పటికముగా లభించు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ స్పటికముగా కురంజిఱాయి (corundum) గా లభించుచున్నది.కురంజిఱాయి థెర్మోడైనమికల్ గా స్థిరమైన నిర్మాణం కలది.ఆక్సిజన్ అయానులు, అల్యూమినియం అయానులతో షట్భుజకార ప్యాక్డ్ నిర్మాణంతోఏర్పడి ఉండును. ప్రతి Al3+ కేంద్రకం అష్టభుజాకృతిపొంది ఉండును.
అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ γ, η వంటి ఇతర స్థితులలో/రూపం (phase) లలో కూడా ఉండును.అవి γ పేజ్, η పేజ్, అర్థోరొంబిక్ κ పేజ్, మొనోక్లినిక్ θ పేజ్, హేక్సాగోనల్ χ పేజ్,, టెట్రాగోనల్ లేదా అర్థోరొంబిక్ గా ఉండు δ పేజ్. పైన పేర్కొన్న ప్రతి స్థితిలోను భిన్నమైన అణునిర్మాణం, లక్షణాలను కల్గిఉండును. ఘనాకృత γ-Al2O3 అల్యుమియం ఆక్సైడ్ సాంకేతిక పరమైన ఉపయోగాలు కల్గిఉన్నది.

ఉత్పత్తి
అల్యూమినియం ఉత్పత్తికి అత్యంత ప్రధానవనరు అయ్యిన బాక్సైట్ ఖనిజమే, అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ ఖనిజాలకు ఆధారం.బాక్సైట్ ఖనిజంలో గిబ్బ్సైట్ (Al (OH) 3, బొఎమైట్ (γ-AlO (OH, డైస్పోర్ (γ-AlO (OH), క్వార్జ్,, క్లే మినరల్స్ (γ-AlO (OH) ) లతోపాటు ఐరన్ /ఫెర్రస్ ఆక్సైడులు, హైడ్రాక్సైడ్ లు కూడా ఉండును.  బాక్సైట్ ఖనిజాన్నిఎఱ్ఱబిళ్లఱాయి, ఇష్టికాశిలలలో ( laterites) కనుగొన్నారు. బాక్సైట్ ను బేయర్ ప్రక్రియ విధానంలో శుద్ధీకరణచేసెదరు.
AlO(OH) + H2O + NaOH → NaAl(OH)4
Al(OH)3 + NaOH → NaAl(OH)4
ఒక్క సిలికాన్ డయాక్సైడ్ మినహాయించి, బాక్సైట్ లోని ఇతర పదార్థాలు క్షారములో కరగవు. అందువలన బేసిక్ బేయర్‌మిశ్రమాన్ని వడబోసి ఫెర్రస్ అక్సైడులను తొలగిస్తారు. బేయర్ ద్రవాన్ని చల్లబరచినపుడు, అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ (Al (OH) 3) అవక్షెపముగా ఏర్పడగా, సిలికేట్ లు ద్రావణంలో ఉండిపోవును.
NaAl(OH)4 → NaOH + Al(OH)3
ఈ విధంగా ఏర్పడిన Al (OH) 3/గిబ్బ్ సైట్ ను తరువాత బాగా కాల్చడం/బట్టీ పెట్టడం/భస్మీకరించడం వలన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఉత్పత్తి అగును.
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
ఇంటిగ్రేటేడ్ సర్క్యూట్ లలో ఇన్సులేటరు గావాడు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను ట్రైమిథైల్ అల్యూమినియం (Al (CH3) 3), నీరు మధ్య రసాయనమార్పిడి (chemical exchange) వలన ఉత్పత్తి చేసెదరు.
2Al(CH3)3 + 3H2O → Al2O3 + 6CH4
పై రసాయన చర్యలో నీటికి బదులు ఓజోన్ను క్రియాశీలమైన ఆక్సికరణిగా ఉపయోగించవచ్చు..
2 Al(CH3)3 + O3 → Al2O3 +3 C2H6
నీటిని ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసిన అల్యూమినియం కన్న ఓజోన్ ఉపయోగించి తయారుచేసిన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఫిల్ము 10-100 రెట్లు తక్కువ లికేజి కరెంటు సాంద్రత కల్గిఉన్నది

ఉపయోగాలు
ఉత్పతి అయ్యిన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌లో అధికశాతాన్ని హాల్-హేర్రౌల్ట్ (Hall–Héroult) పద్ధతిలో అల్యూమినియాన్ని ఉత్పత్తి చేసేటందుకు వాడెదరు.

ఆలండం (alundum) లేదా అలోక్షైట్ గాపిలువబడు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ మైనింగ్, సెరామిక్,, మేటిరియల్ సైన్స్ విభాల్లో పలు ప్రయోజానాలను కల్గిఉన్నది. ప్రపంచ వ్యాప్తంగా సాలుకు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఉత్పత్తి అందాజుగా 45 మిలియను టన్నులు. అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను అధికంగా రిఫ్రాక్టరిస్, సేరామిక్స్, పాలిషింగ్,, ఒరపిడి రాయి/అబ్రాసివ్ అప్లికేసనులలో వినియోగిస్తారు.అలాగే జియోలైట్, తయారీలో, టైటానియం పిగ్మేంట్ కోటింగ్ గా ఉపయోగిస్తారు., అగ్ని వ్యాపకా నిరోదినిగా, పొగను అణచి వేయు కారకంగా ఉపయోగిస్తారు.

శుద్ధీకరణ ప్రక్రియలలో
వాయు ప్రవాహంలోని నీటిని తొలగించుటకై అల్యూమినియం అక్సిడ్‌ను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

అబ్రాసివ్‌గా/ఒరిపిడి పదార్థంగా(Abrasive)
అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ దృఢత్వము, కఠినత్వం/గట్టితనం కలిగిన రసాయనసమ్మేళనం.అందువలన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను విరివిగా /ఒరిపిడిగరుకుపదార్థంగా (పదార్థాలను అరగతీయు-abrasive) ఉపయోగిస్తారు.
అతి ఖరీదైన ఇండస్ట్రీయల్ డైమండ్‌కు చౌక అయిన ప్రత్నామ్యాయంగా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.పలు రకాల ఉప్పుకాగితం/గరుకుకాగితాలలో (sandpaper) అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ స్పటికాలను ఉపయోగిస్తారు.అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ తక్కువగా ఉష్ణాన్నినిలుపు గుణాన్ని కలిగి, తక్కువ విశిష్ణ ఉష్ణంకలిగి ఉన్నందున వలన, దీనినిసానబట్టే/అరగతీయు పనులలో వాడెదరు, విశేషముగా కట్ ఆఫ్ (cut off) పరికారలలో వాడెదరు.

పూరకంగా/Filler
రసాయనికంగా తక్కుగా చర్యాశీలతకలిగి, తెల్లగా ఉండు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్^ను ప్లాస్టిక్స్^లలో పూరకం/ఫిల్లర్ (filler) గా ఉపయోగిస్తారు. సౌందర్య సాధనాలు/ అలంకరణ సామగ్రి (cosmetics) సన్ స్క్రిన్, బ్లష్, లిప్^స్టిక్, నైల్^పాలిష్ వంటివాటిలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ను ఉపయోగిస్తారు.

ఉత్ప్రేరకంగా
పలు రసాయన చర్యలలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగిస్తారు.క్లాస్ ప్రక్రియ (Claus process) లో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వ్యర్ధ వాయువులను రిపైనరిలోని మూలక సల్ఫర్ గా పరివర్తన చెయ్యుటకై
ఉపయోగిస్తారు.ఆల్కహాల్ లను నిర్జలీకరించి ఆల్కీను లను ఉత్పత్తిచెయ్యు ప్రక్రియలో కూడా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను వాడెదరు.

శుద్ధీకరణ ప్రక్రియలలో
వాయు ప్రవాహంలోని నీటిని తొలగించుటకై అల్యూమినియం అక్సిడ్ ను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

రంగులలో
ఆటోమోటివ్, కాస్మటిక్ పరిశ్రమలలో రిఫ్లేక్టివ్ డేకొరెటివ్ ప్రభావాన్ని కల్గించుటకై వాడు రంగులలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఫ్లేక్స్ ఉపయోగిస్తారు

అరుగుదల నుండి రక్షణ పూతగా
బొగ్గును ఇంధనంగా వాడి విద్యుత్తు ఉత్పత్తి చేయు పరిశ్రమలలో పొడి చేయబడిన ఇంధనం రవాణాఅయ్యే ఇంధనగొట్టాలు, వాయుగొట్టాలు ఘర్షణ వలన కలుగు అరుగుదల నివారణకై లోపలిభాగంలో అమర్చు పెంకులు/tiles నిర్మాణంలోఅల్యూమినియం ఆక్సైడ్ నుఉపయోగిస్తారు..

ఇతరరకాల వినిమయం
ఏకచోదక రాకెట్ లలో ఉపయోగించు హైడ్రాజీన్ను వియోగం చెందించుటకై అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను ఉపయోగిస్తారు.
కాంతి ప్రసారానికి సంబంధించి పారదర్శక అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను సోడియం వేపర్ ల్యాంప్‌లలో వినియోగిస్తారు.
కాంపాక్ట్ ఫ్లోరెసెంట్ ల్యాంప్స్ (CFL) లలో కోటింగ్ సస్పెన్సన్లను తయారుచెయ్యడంలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను ఉపయోగిస్తారు.
సింగిల్ ఎలక్ట్రాన్ ట్రాన్సిస్టర్, సూపర్‌కండక్టింగ్ ఇంటర్‌ఫెరెన్స్ వంటి సూపర్‌కండక్టింగ్ లలో అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ను ఉపయోగిస్తారు.
అత్యంత ఉష్ణోగ్రతలో పనిచేయు కొలిమి/ఫర్నేస్ లలోని వ్యాప్తి నిరోధకం/ రక్షణకవచం (Insulation) ను తరచుగా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ తో తయారు చేయుదురు.ఈ రకపు అల్యుమియం ఆక్సైడ్ తో చెయ్యు ఇన్సులేసన్ కంబలి (blanket, బోర్డ్, ఇటుక లేదా లూస్ ఫైబర్ రూపంలో ఉండును.
రసాయన శాస్త్రములో తరచుగా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను బాయిలింగ్ చిప్స్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ను వాహనాల స్పార్క్‌ప్లగ్ ఇన్సులెటరులలో వాడెదరు.

మూలాలు/ఆధారాలు

రసాయన శాస్త్రం
అల్యూమినియం సమ్మేళనాలు
అకర్బన సమ్మేళనాలు