Struttura dell'ossido di alluminio, proprietà, usi, nomenclatura

Lui ossido di alluminio, Chiamato anche alumina, ossido di alluminio, corindon o triossido di alluminio, è un composto inorganico la cui formula chimica è per il₂O₃. È un ossido anfotero, sebbene possa diventare, a causa del trattamento, un composto quasi inerte.

Ha una grande durezza, resistenza alla corrosione e alta resistenza elettrica. Queste proprietà, tra le altre, hanno permesso all'ossido di alluminio di avere numerose applicazioni, come: isolamento elettrico, materiale abrasivo, protesi ossei e denti, ecc.

La bauxite è la fonte principale per ottenere ossido di alluminio. Il Corindon, d'altra parte, è un minerale di ossido di alluminio che è in stato libero sotto forma di α-al₂O₃. Il Corindon ha una durezza di 9.0, e a causa di alcune impurità, produce pietre preziose, come Sapphire e Ruby.

L'elettrolisi dell'ossido di alluminio serviva da base per l'isolamento in alluminio di Humphry Davy nel 1808. Questo stesso metodo, con alcuni adattamenti, è attualmente utilizzato nella produzione di alluminio metallico.

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Struttura

Struttura cristallina della fase α-al2O3 o Corindon

Il corindon o la fase α-al₂O₃, Poiché è polimorfo termodinamicamente più stabile per l'ossido di alluminio, la sua struttura (immagine superiore) è considerata la principale al momento della sua caratterizzazione. Questa struttura è trigonale, con gli ioni al³⁺ circondato da sei o^2-, e quindi, stabilire Octaedros al₆ con interazioni al-o u al-o.

Oltre al Corindón, Al₂O₃ Esiste anche come altri polimorfi metastabili, tra cui: γ-al₂O₃ e η-al₂O₃ (cubico), θ-at₂O₃ (monoclinico), χ-al₂O₃ (esagonale), κ-al₂O₃ (Ortorrombico) e Δ-al₂O₃ (Tetragonale o ortorrombico).

Come al₂O₃, Gli ottaedri stanno "rompendo" in Tetraedros al₄ o Pentaedros alo₅. Una volta fuso e fresco di nuovo, è possibile ottenere un ossido di alluminio vitreo, cioè amorfo, con miscele di poliedri alm₅ e tutto₆.

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Proprietà di ossido di alluminio

Ossido di alluminio rivestimento in metallo fuso in alluminio

Aspetto fisico

Polvere cristallina solida o bianca

Massa molare

101.96 g/mol

Odore

Gabinetto

Densità

3.798 g/cm³

Punto di fusione

2072 ºC

Punto di ebollizione

2977 ºC

Solubilità

Insolubile in tutti i solventi, inclusa l'acqua.

Conduttività termica

30 w · m^-1· K^-1. Nonostante il suo uso ceramico, ha una conducibilità termica relativamente elevata.

Indice di rifrazione

1.768-1.760

Durezza

È un composto che presenta una durezza molto elevata, con un valore di 9.0 sulla scala di durezza MOHS sotto forma di ossido di α-alluminio (Corindón).

Resistività elettrica

A 300 ° C: 1.2 x 10¹³ Ohm · cm. L'ossido di alluminio o allumina è quindi un isolante elettrico.

Reattività

Al₂O₃ Nonostante reagi debolmente con gli alcali e, in misura maggiore, con gli acidi, è considerato un anfoter chimico. Tuttavia, quando viene riscaldato a più di 800 ° C, acquisisce uno stato quasi inerte all'azione degli acidi.

Questo ossido è responsabile della protezione dell'alluminio davanti agli agenti corrosivi ambientali, in quanto copre saldamente la superficie del metallo senza sbriciolare o crack.

Nomenclatura

La nomenclatura di al₂O₃ è semplice. Sistematicamente noto come triossido di diauminio. Poiché esiste questo ossido di alluminio, nella sua nomenclatura di serie il valencia metallica (III) non è specificato. Inoltre, il suo nome è tradizionalmente riassunto in ossido di alluminio, avendo solo una valenza.

Usi/applicazioni

Bicchiere

L'ossido di alluminio interviene nell'elaborazione del vetro di alluminio-silicato. Questo vetro refrattario, resistente allo shock termico, può essere utilizzato a temperature più elevate rispetto al vetro-silicato di boro; Sebbene abbia una resistenza chimica inferiore.

L'aggiunta di una piccola quantità di magnesia trasforma il vetro opaco di allumina in traslucido, essendo in grado di essere utilizzato come contenitore a gas nelle lampadine vapore di sodio ad alta pressione. Viene anche utilizzato nella preparazione di sospensioni di rivestimento di alcuni tipi di lampade fluorescenti.

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Catalizzatore

L'allumina attivata ha una caratteristica granulare e porosa che può avere attività catalitica o fungere da supporto per l'attività di altri catalizzatori. Tra gli altri processi, l'allumina interviene nella catalisi della polimerizzazione dell'ossido di etilene.

Attività microbicida

Le particelle di ossido di nano-alluminio aderiscono alla superficie dei batteri, causando la loro morte. Allo stesso modo, è stato evidenziato un effetto simile sul fungo del genere Candida.

Isolante elettrico

L'ossido di alluminio ha un'alta resistività elettrica, il che gli dà la capacità di agire come isolante elettrico. Pertanto viene utilizzato nei pacchetti di circuiti integrati. Viene anche utilizzato nei dispositivi superconduttori e come condensatore dielettrico o condensatori. Inoltre, viene utilizzato come isolante in candele elettriche.

Abrasivo

Il Corindon, il cristallino e più duro dell'ossido di alluminio, serve a costruire strumenti abrasivi. Fonte: Rob Lavinsky, Irocks.Com-CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

L'elevata durezza del minerale di Corindon consente di essere usato come abrasivo, con meno costi dei diamanti, nell'industria e nella perforazione petrolifera.

Il Corindon acquisisce la preziosa forma di pietra, come il rubino rosso, a causa della contaminazione cromata; o come blu sapphire, a causa dell'inquinamento da ferro e titanio. Molti tipi di carta vetrata usati in metallo e legno hanno cristalli di ossido di alluminio.

Tenacia o capacità di evitare la rottura dell'ossido di alluminio aumenta con l'aggiunta di zirconia o carburo di silicio, che lo consente di essere utilizzato negli strumenti industriali di taglio. Inoltre, l'ossido di alluminio viene utilizzato nelle creme dentali per la lucidatura dei denti.

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Anche alcune presentazioni di ossido di alluminio sono usate come abrasive dai dermatologi nel trattamento di determinate condizioni cutanee.

Deumidificatore a gas

L'ossido di alluminio è un composto con avido dall'acqua, quindi può essere usato per estrarlo da correnti gassose.

Ritardante di fiamma

Le nano-particelle di idrossido di ossido di alluminio (Bohemita) fungono da dissipatore di calore, rilasciando acqua e ritardando l'aspetto delle fiamme.

Impianti di tessuto duro

L'ossido di alluminio è un composto di grande durezza, chimicamente inerte e resistente alla corrosione, oltre ad avere un colore bianco. Per queste qualità è usato come sostituto di tessuti duri come ossa e denti. Allo stesso modo, il materiale costruito con ossido di alluminio è stato utilizzato nella sostituzione delle articolazioni.

Ottenimento

Campione di bauxite. Fonte: max.Kit, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

La bauxite è il minerale principale per ottenere ossido di alluminio, essendo formato dalla miscela di tre minerali: gibbsite, laboehmita e diaspora.

L'ossido di alluminio viene estratto dai suoi minerali dalla procedura Bayer. Ciò consiste nella reazione di bauxite calda con idrossido di sodio, una reazione prodotta dall'alluminato di sodio [Naal (OH)₄".

Quando la soluzione precedente viene raffreddata, la precipitazione dell'idrossido di alluminio viene prodotta in forma solida. Quindi questo idrossido viene riscaldato fino a 1100 ° C, producendo ossido di alluminio.

Riferimenti

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