Oxid de aluminiu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Oxid de aluminiu
Aluminium oxide2.jpg
Nume IUPAC
Alte denumiri alumină, corindon
Identificare
Număr CAS 1344-28-1
Cod ATC
Informații generale
Formulă chimică Al2O3
Aspect solid alb fără miros
Masă molară 101,96 g·mol−1
Proprietăți
Densitate 3,94 g·cm−3
Starea de agregare
Punct de topire 2050 °C
Punct de fierbere 2980 ± 60 °C
Solubilitate insolubil în apă, greu solubil în acizi și baze
Solubilitate
Miros
Miros
Aciditate (pKa)
Bazicitate(pKb)
Structură cristalină
Anion
Cation
Duritate (Scara Mohs)
Presiunea vaporilor
Indice de refracție(nD)
Vâscozitate
Momentul dipol
Temperatură de aprindere
Date clinice
Statut legal
Categorie drog
Căi de administrare
Date farmacocinetice
Metabolism
Timp de înjumătățire biologic
Excreție
Pericol
Reglementări europene
Hazard C.svg Hazard O.svg
Fraze R
Fraze S
Reglementări mondiale
NFPA 704

NFPA 704.svg

0
1
0
Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Oxidul de aluminiu (numit și alumină) este un compus anorganic cu formula chimică Al2O3. Este în general folosit în producerea aluminiului. Aluminiul este cel mai răspândit metal din natură și intră în compoziția argilelor. Ocupă locul 3 după răspândire între toate elementele:după oxigen și siliciu. Aluminiul este strâns legat de oxigen și siliciu în alumosilicați, din care este alcătuită scoarța terestră și care prin degradare se transformă în argile, baza care o constituie caolinitul.

Se găsește de obicei în faza sa cristalin-polimorfică α-Al2O3, sub formă de corindon, varietate care formează pietrele prețioase: rubinele și safirele. Al2O3 este important pentru producerea aluminiului metalic, ca abraziv datorită durității sale și ca material refractar datorită punctului înalt de topire.[1]

Stare naturală[modificare | modificare sursă]

Corindonul este forma cristalină în stare naturală a oxidului de aluminiu. Rubinele și safirele sunt formele de pietre prețioase ale corundului, care își datorează culorile caracteristice urmelor de impurități. Rubinele au culoarea caracteristică roșu aprins și calitățile de laseri datorită urmelor de crom. Safirele apar în diferite culori datorită diferitelor altor impurități, cum ar fi fierul și titanul.

Proprietăți[modificare | modificare sursă]

Oxidul de aluminiu sub formă de pulbere.
Oxidul de aluminiu sub formă de pulbere
Proprietate Valoare
Coeficient de dilatare la 25°C 7,1 10-6 K-1
Conductivitate termică la 25°C 0,46 J.cm-1.s-1K-1
Constanta dielectrică la 25°C 10,6
Rezistivitate la 14°C 1019 Ω.cm


Al2O3 este izolator electric, însă are o conductivitate termică relativ mare (30 Wm−1K−1) pentru un material ceramic. Oxidul de aluminiu este complet insolubil în apă. În forma sa cristalină comună numită corindon sau α-oxid de aluminiu, duritatea sa îl face corespunzător pentru a fi utilizat ca abraziv și material component al sculelor de debitare.[1]

Oxidul de aluminiu este este responsabil pentru rezistența aluminiului metalic la coroziunea atmosferică. Aluminiul metalic este foarte reactiv cu oxigenul atmosferic, formându-se la suprafața expusă a aluminiului un strat fin de pasivare (4 nm grosime).[2] Acest strat protejează metalul de alte oxidări. Grosimea și proprietățile ale acestui strat de oxid pot fi îmbunătățite prin anodizare (pasivare electrolitică). Aliajele cum ar fi bronz-aluminiul exploatează această proprietate, o parte a aluminiului din aliaj mărind rezistența la coroziune. Oxidul de aluminiu generat prin anodizare este în mod tipic amorf, dar prin procesele de descărcare asistate, cum ar fi oxidarea electrolitică cu plasmă, rezultă o proporție importantă de oxid de aluminiu cristalin în strat, care îi măresc duritatea.

Natura amfoterică[modificare | modificare sursă]

Oxidul de aluminiu este o substanță amfoterică, adică are capacitatea de a reacționa atât cu acizii cât și cu bazele, cum ar fi acidul clorhidric, cât și cu hidroxidul de sodiu, reacționând ca acid cu o bază și ca bază cu un acid, neutralizând cealaltă substanță și producând o sare.

Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
Al2O3 + 6 NaOH + 3 H2O → 2 Na3Al(OH)6 (aluminat de sodiu)

Structură[modificare | modificare sursă]

Corindon din Brazilia, de mărime aprox. 2×3 cm.

Cea mai întâlnită formă a oxidului de aluminiu cristalin este corindonul. Ionii de oxigen formează o structură hexagonală cu ionii de aluminiu, ocupând două treimi ale interstițiilor octaedrice. Fiecare centru al ionului de Al3+ este octaedric. Din punct de vedere cristalografic, corindonul adoptă o structură trigonală Bravais cu grup spațial R-3c (numărul 167 în tabelele internationale).

Oxidul de aluminiu există de asemenea și în alte faze, respectiv γ-, δ-, η-, θ-, și χ-Al2O3[3] Fiecare are proprietăți și structuri cristaline unice. γ-Al2O3 cubic are aplicații tehnice importante. Așa zisul β-Al2O3 s-a dovedit a fi NaAl11O17.[4]

Oxidul de aluminiu aflat aproape de temperatura de topire este aproximativ 2/3 tetraedric (adică 2/3 din ionii de Al sunt înconjurați de 4 ioni vecini de oxigen) și 1/3 pentaedric, fiind prezent foarte puțin Al-O octaedric(<5%).[5] Aproximativ 80% din atomii de oxigen sunt partajați între trei sau mai multe poliedre de Al-O, majoritatea de conexiuni inter-poliedrice sunt de tip colț, restul de 10–20% fiind de tip latură.[5] Spargerea octaedrului la topire este însoțită de o creștere relativ mare de volum (~20%), densitatea lichidului aflat aproape de punctul de topire fiind de 2.93 g/cm3.[6]

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Commons
Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de Oxidul de aluminiu

Legături externe[modificare | modificare sursă]

Referințe și note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ a b Alumina (Aluminium Oxide) – The Different Types of Commercially Available Grades”. The A to Z of Materials. Arhivat din original la 10 octombrie 2007. http://web.archive.org/web/20071010063029/http://www.azom.com/details.asp?ArticleID=1389. Accesat la 27 octombrie 2007. 
  2. ^ Campbell, Timothy; Kalia, Rajiv; Nakano, Aiichiro; Vashishta, Priya; Ogata, Shuji; Rodgers, Stephen (1999). „Dynamics of Oxidation of Aluminium Nanoclusters using Variable Charge Molecular-Dynamics Simulations on Parallel Computers”. Physical Review Letters 82 (24): 4866. doi:10.1103/PhysRevLett.82.4866. Bibcode1999PhRvL..82.4866C. http://cacs.usc.edu/papers/Campbell-nAloxid-PRL99.pdf. 
  3. ^ Paglia, G. (2004). „Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments” (free download). Curtin University of Technology, Perth. http://espace.library.curtin.edu.au/R?func=search-simple-go&ADJACENT=Y&REQUEST=adt-WCU20040621.123301. 
  4. ^ Wiberg, E. and Holleman, A. F. (2001). Inorganic Chemistry. Elsevier. ISBN 0-12-352651-5 
  5. ^ a b Skinner, L.B., et al. (2013). „Joint diffraction and modeling approach to the structure of liquid alumina”. Phys. Rev. B 87: 024201. doi:10.1103/PhysRevB.87.024201. http://prb.aps.org/abstract/PRB/v87/i2/e024201. 
  6. ^ Paradis, P.-F., et al.. (2004). „Non-Contact Thermophysical Property Measurements of Liquid and Undercooled Alumina”. Jap. J. Appl. Phys. 43 (4): 1496–1500. doi:10.1143/JJAP.43.1496.