آلومینیوم اکسید (Aluminium oxide)

توضیحات

آلومینیوم اکسید (Aluminium oxide)

ویژگی‌های فیزیکی

ویژگی‌های کلی

مقدمه

آلومینیوم اکسید معروف‌ترین اکسید آلومینیوم است. به شکل پودری سفید رنگ وجود دارد

بسته به محل کاربرد با نام‌هایی چون آلومینا، آلوکسید، آلوکسیت و آلوندوم نیز شناخته می‌شود.

اهمیت آن در تولید فلز آلومینیوم از آن است.

در طبیعت

کرندوم یکی از رایج‌ترین شکل‌های طبیعی و بلورین آلومینیوم اکسید است.

کاربرد

این ترکیب عایق الکتریکی است. این در حالی است که رسانای گرمای قوی است.  (۳۰Wm^−۱K^−۱).

آلومینیوم اکسید در آب نامحلول است. فرم رایج طبیعی آن یعنی کرندوم، به علت سختی مناسبی که دارد در وسایل بُرنده استفاده می‌شود.

فلز آلومینیوم از نظر ترمودینامیکی تمایل بالایی به واکنش با اکسیژن هوا دارد. لایه‌ای نازک از آلومینیوم اکسید در کسری از زمان روی آن تشکیل می‌شود و از پیشروی این امر جلوگیری می‌کند.

تعدادی از آلیاژهای آلومینیوم مانند برنزهای آلومینیوم از همین ویژگی آلومینیوم استفاده می‌کنند تا در برابر خوردگی مقاوم شوند.

این ترکیب آمفوتر است. یعنی هم با باز و هم با اسید وارد واکنش می‌شود. به عنوان مثال:

Al_۲O_۳ + ۶ HF → ۲ AlF_۳ + ۳ H_۲O

Al_۲O_۳ + ۲ NaOH + 3 H_۲O → ۲ NaAl(OH)_۴

همانطور که مشاهده می‌شود در مقابل باز مانند اسید و در مقابل اسید نقش باز را بازی می‌کند.

ساختار

ساختار آلومینیوم اکسید در پایدارترین شکل آن یعنی کرندوم، به صورت HCP است.

تولید

معادن آلومینیوم هیدروکسید منبع اصلی بوکسیت، سنگ کانی آلومینیوم، هستند.

بوکسیت یک ترکیب ناخالص است و از طریق فرایند بایر خالص می‌شود:

Al_۲O_۳ + H_۲O + NaOH → NaAl(OH)_۴

Al(OH)_۳ + NaOH → NaAl(OH)_۴

همه ترکیب‌های موجود در بوکسیت به غیر از SiO_۲ در این محلول بازی حل می‌شوند.

از طریق صاف کردن محلول، Fe_۲O_۳ جدا می‌شود. سپس با خنک شدن محلول آلومینیوم هیدروکسید رسوب کرده و جدا می‌شود. در نتیجه سیلیکات‌ها در محلول باقی می‌مانند.

NaAl(OH)_۴ → NaOH + Al(OH)_۳

در نهایت از طریق فرایند تکلیس، آلومینیوم اکسید بدست می‌آید:

۲ Al(OH)_۳ → Al_۲O_۳ + ۳ H_۲O

 

کاربرد

بیشترین میزان استفاده از آلومینیوم اکسید در تهیه فلز آلومینیوم است. این عمل فرایند هال نام دارد.(تصویر زیر)

از کاربردهای دیگر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

پرکننده‌ها

به علت خنثی بودن از نظر شیمیایی و رنگ سفید آن، کاربرد زیادی به عنوان فیلر ( پرکننده) در پلاستیک‌ها دارد.

آلومینیوم اکسید یکی از مواد رایج موجود در کرم ضد آفتاب و همچنین لوازم آرایشی از جمله لاک ناخن است.

شیشه

در بسیاری از فرمول‌بندی‌های شیشه‌ها از آلومینوم اکسید استفاده می‌شود.

به عنوان مثال آلومینوسیلیکات یک نوع شیشه (تصویر زیر) است که بین پنج تا ده درصد آلومینا دارد.

کاتالیزگر

این ترکیب در بسیاری از واکنش‌های صنعتی نقش کاتالیزگر دارد.

بیشترین استفاده از آن در این حوزه مربوط به واکنش کلاوس می‌شود. در این فرایند گاز هیدروژن سولفید به فلز گوگرد تبدیل می‌شود.

همچنین این اکسید، مناسب آب‌گیری از الکل‌ها و تبدیل آن به آلکن‌ها است.

در سنتز صنعتی دی متیل سولفید (DMS)، به عنوان کاتالیزگر واکنش هیدروژن سولفید با مقدار اضافی متانول ایفای نقش می‌کند.

گاهی نیز به عنوان کاتالیزگر در واکنش زیگلر-ناتا استفاده می‌شود.

رنگ

در رنگ‌ها موجب ایجاد جلا می‌شود. این ویژگی در صنایع آرایشی و خودرو نیاز است.

الیاف کامپوزیت

در برخی از الیاف‌های با کارایی بالا مانند (Nextel 610 و Fiber FP) استفاده می‌شود. همچنین نانو الیاف آلومینا نیز مورد توجه پژوهشگران است.

زره

در برخی از زره‌ها در ترکیب با آرامید استفاده می‌شود که مقاومت آن را در برابر گلوله افزایش می‌دهد.

 

این‌ها تنها بخش مختصری از کاربردهای Al_۲O_۳ است.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این ماده اینجا کلیک کنید.

شما می‌توانید برای تهیه آلومینیوم اکسید در وزن‌های گوناگون با گروه شیمی تماس بگیرید.