Alumiinioksidi

**Alumiinioksidi** eli **alumina** (Al2O3) on alumiinin oksidi. Yhdistettä käytetään suuria määriä valmistettaessa alumiinimetallia Hall–Héroult-menetelmällä, lisä- ja täyteaineina eri tuotteissa ja katalyyttinä. Alumiinioksidia esiintyy luonnossa puhtaana α-alumiinioksidina korundissa. Alumiinioksidia tuotetaan teollisesti Bayer-prosessilla. Vuonna 2015 maailmassa tuotettiin noin 115 miljoonaa tonnia alumiinioksidia.

## Ominaisuudet
Huoneenlämpötilassa puhdas alumiinioksidi on valkoista kiinteää ainetta. Sen sulamislämpötila on korkea (2&nbsp;072&nbsp;°C), eikä se liukene veteen eikä happoihin. Emäksisiin liuoksiin se sen sijaan liukenee aluminaatti-ioneina. Alumiinioksidista tunnetaan kiderakenteeltaan eroavat α-, χ-, η-, δ-, κ-, θ-, γ-, ja ς-muodot. Näistä stabiileja ovat rombinen α-muoto ja alkeiskopiltaan kuutiollinen γ-muoto. Aikaisemmin alumiinioksidilla katsottiin olevan vielä yksi muoto β-Al2O3, joka on kuitenkin osoittautunut natriumoksidin ja alumiinioksidin seokseksi Na2O·11Al2O3.

## Esiintyminen luonnossa
Alumiinioksidia esiintyy luonnossa puhtaana α-alumiinioksidina korundissa. Epäpuhtauksina olevat muut metalli-ionit värjäävät korundin, ja tällaisia muotoja ovat esimerkiksi rubiini ja safiiri. Monet muut alumiinimalmit ovat alumiinioksidin ja -hydroksidin seoksia.

## Valmistus

Alumiinioksidia tuotetaan Bayer-prosessilla bauksiitista, joka koostuu alumiinihydroksidimineraaleista, kuten gibbsiitista ja böhmiitistä. Mukana on usein myös rautaa ja silikaatteja sisältäviä mineraaleja. Bauksiittimineraali jauhetaan ja liuotetaan natriumhydroksidiin, jolloin alumiinioksidi liukenee natriumaluminaattina.
:Al2O3 + 2 NaOH → Na2AlO2 + H2

Seuraavassa vaiheessa natriumaluminaattiliuos jäähdytetään, laimennetaan vedellä ja siihen lisätään siemenkiteeksi alumiinihydroksidia, jotta saataisiin kiinteää alumiinihydroksidia. Viimeisessä vaiheessa alumiinihydroksidia kuumennetaan yli 1&nbsp;100&nbsp;°C:n (1&nbsp;200–1&nbsp;300&nbsp;°C) lämpötilaan, jolloin se muuntuu alumiinioksidiksi.
:2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Alumiinioksidia voidaan valmistaa kalvoksi useilla ohutkalvojen kasvatusmenetelmillä kuten mm. anodisoimalla, kaasufaasikasvatuksella ja atomikerroskasvatuksella erityisesti sovelluksissa, joissa tarvitaan ohuita jopa vain muutamien atomikerroks(i)en paksuisia kalvoja kuten mikropiireissä.

## Käyttö
Suurin osa valmistetusta alumiinioksidista käytetään metallisen alumiinin tuotantoon Hall–Héroult-menetelmällä. Menetelmässä alumiinioksidin joukkoon lisätään kryoliittia. Alumiinioksidin ja kryoliitin seos sulatetaan teollisessa mittakaavassa 940–980&nbsp;°C:n lämpötilassa, ja alumiinia tuotetaan elektrolysoimalla sulatetta, jolloin alumiini pelkistyy katodilla.

Alumiinioksidia käytetään maalien täyteaineena, paperiteollisuudessa, lasinvalmistuksessa, kovuutensa vuoksi hionta-aineena, katalyyttinä esimerkiksi rikinpoisto-operaatioissa ja katalyyttien kantajana, keinotekoisten korundin, rubiinin ja safiirin valmistuksessa, keraamisten materiaalien valmistuksessa, TLC-levyissä, hiilivetyjen kuivausaineena ja kemikaalien puhdistuksessa, pinnoitteina mms. korroosion estäjänä rakennus- ja lentokoneteollisuudessa ja elektroniikka- ja puolijohdeteollisuudessa.

## Lähteet

## Aiheesta muualla

*
*Tampereen teknillinen yliopisto Materiaaliopin laitos, Alumiinioksidit Al2O3