Оксид алюминия: свойства, виды, реакции, применение

Оксид алюминия – это распространённое вещество, относящееся к классу оксидов. Он используется во многих областях деятельности, распространён в промышленности, ювелирном деле, химии, стекловарении. Благодаря высокой химической активности и особой структуре алюминиевый оксид входит в состав смазочных смесей, бронежилетов. Применение алюминия оксида распространилось в область очищения газов, электроизоляции, хроматографии.

Что такое оксид алюминия, формула

Оксид алюминия – это бинарное соединение металла алюминия с кислородом. Химическая формула – Al2O3. В молекуле вещества между двумя атомами алюминия находится атом кислорода.

В природе оксид алюминия встречается чаще всего в форме глинозёма. Его месторождения распространены по всему миру. Чистое соединение можно встретить в природе как минерал корунд. Он образуется в глубинах земной коры из кристаллизующихся магнитных расплавов. Поэтому его находят в магматических породах. Иногда он бывает загрязнён примесями железа, хрома, титана. Это драгоценный материал. Его не огранённые, естественные кристаллы – таблитчатые или бочонкообразные, сросшиеся, либо разбросанные в виде отдельных вкраплений, зёрен, сплошных корочек. Корунд довольно твёрдый, твёрдость по шкале Мооса – 9. Встречаются как прозрачные, так и полу-непрозрачные экземпляры. Характеризуется стеклянным блеском, неровным изломом, плотность порядка 4,1 г/см3.

Регионы добычи расположены в Индии, на острове Шри-Ланка, в Канаде, Норвегии, России (Северная Карелия, Средний и Приполярный Урал).

Виды оксидов алюминия

Оксид алюминия минерал

Разновидности сапфиров

Оксид алюминия существует в разных модификациях. К альфа-модификации относятся природный минерал и все его подвиды, она термодинамически стабильна. При обработке соединений при высоком температурном режиме образуется гамма-модификация – это кубическая форма, появляющаяся при нагреве до 400 °С. Она при повышении жара до 1000 °С с добавлением минерализаторов спонтанно переходит в альфа-форму. Другие модификации:

  • н-фаза кубическая;
  • тета-фаза в форме призмы (моноклинная);
  • к-фаза шестиугольная;
  • х-фаза ромбическая.

Различия вещества по цвету и его интенсивности определяются содержанием окисей железа и хрома, следовыми количествами других красящих минералов. По окраске выделяют несколько разновидностей оксидов алюминия:

  1. Рубин отличается ярко-красной насыщенной цветовой гаммой с высокой степенью прозрачности.
  2. Сапфир окрашен в голубовато-синие тона, наиболее бледные и тёмные вариации ценятся меньше. Умеренная голубизна – самая дорогая. Выделяют зелёный сапфир, который называли восточным изумрудом, и «восточный аметист» – фиолетовый сапфир.
  3. Падпараджа – сапфировый камень нежно персикового, желтоватого или розоватого оттенка.
  4. Лейкосапфир бесцветен, отличается дешевизной и низкой востребованностью.
  5. Наждак – основа распространённой в быту «наждачки» – абразивный материал, которым издревле пользовались для шлифования.
  6. Синтетический корунд производится искусственным путём и имеет приятный розоватый окрас, его именуют «розой Франции».
  7. Натуральный оксид алюминия непрозрачен, высокотвёрдый, тугоплавкий.

Физические свойства, внешний вид

Оксид алюминия – это мелкокристаллический бесцветный порошок с плотностью 3,99 г/см3. Он не растворяется в воде и кислотах, но смешивается с горячими растворами щелочей. Вещество плохо проводит электрический ток и является диэлектриком. Учёные причисляют его к проводнику n-типа, имеющему определённые электроны проводимости, которые являются носителями заряда.

Оксид алюминия довольно термостабилен, его температура плавления – 2044 °С, закипает при 2980 °С.  Он характеризуется хорошей теплопроводностью, устойчив к действию агрессивных факторов окружающей среды: повышенной влажности, коррозии, ветру и температурным перепадам.

Химические свойства, реакции

строение оксида алюминия

Структурная формула и кристаллическая решетка оксида алюминия

Оксид алюминия является амфотерным, т.е. он вступает во взаимодействие как с щелочами, так и кислотами. Оксид алюминия реагирует с простыми веществами, в том числе с углеродом. При этом происходит реакция диспропорционирования, выделяется карбид:

2Al2O3 + 9C → Al4C3 + CO↑

Оксид алюминия реагирует с кислотными оксидами, с трёхокисью серы:

Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3

За счёт двойственных свойств алюминия, оксид алюминия реагирует с основными оксидами, образуется метаалюминат кальция. Уравнение реакции:

Al2O3 + СaO → Ca(AlO2)2

Оксид алюминия реагирует с соляной кислотой. В ходе реакции выделяется вода и хлорид:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

В реакциях с концентрированными щелочами формируются более сложные продукты. Так, оксид алюминия реагирует с едким натром, образуя тетрагидроксоалюминат натрия:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

По схожему механизму идёт реакция с расплавом гашёной извести:

Al2O3 + Ca(OH)2 → Ca(AlO2)2 + H2O

Оксид алюминия реагирует с солями при нагревании:

Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2

При пропускании электричества запускается реакция электролиза:

Al2O3 → 4Al + 3O2

Производство и получение оксида алюминия

В лабораторных условиях получение ведется различными путями. Распространен прямой синтез из металла, сгорающего в кислороде:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Нередко для добычи реактива используют термолиз гидроксидов алюминия:

2Al(OH)3 + Al2O3 + 3H2O

Для этого подходит разложение любых солей алюминия – карбонатов, сульфатов:

Al2(CO3)3 → Al2O3 + 3CO2

В промышленности добыча оксида алюминия производится из естественного сырья – бокситов, каолина, нефелинов:

3Cu2O + 2Al → 6Cu + Al2O3

Применение

Применение алюминия оксида во многих сферах деятельности обусловлено его уникальными химическими свойствами. Ежегодно производится более десяти тонн оксида алюминия, большинство которого уходит на нужны керамической промышленности и химии. Он служит сырьём для выделения металлического алюминия, проявляет каталитическую активность в реакциях десульфуризации, полимеризации. Вещество необходимо для создания абразивов, красок, тканей, стекла.

Применение алюминия оксида в химической промышленности

Оксид алюминия обладает выраженными способностями катализатора. Он ускоряет реакции, не расходуясь при этом сам, поэтому его внесение в систему очень выгодно, а иногда и просто необходимо для успешного синтеза. Чаще всего его применяют на нефтеперерабатывающих заводах.

Применение алюминия оксида обусловлено тем, что, соединяясь с отходящими из реакторов газами, он обезвреживает их. Они в большой концентрации содержат сероводород, который оксид алюминия связывает, преобразуя в серу. Оксид алюминия служит носителем других катализаторов, необходимых для создания полимеров.

Оксид алюминия входит в состав среды для хроматографа. Он может работать при различной кислотности среды: кислой (pH → 4,5), основной (pH → 9,5), нейтральной. Стружку оксида добавляют в жидкости для более спокойного кипения.

Применение алюминия оксида в стеклоделии, керамике и других областях

Повышенная твёрдость оксида алюминия способствует его использованию в качестве абразива. Его порошок наносят на поверхность наждачной бумаги. При этом шлифование из-за низкой удельной теплоёмкости остаётся безопасным. Его используют для полировки дисков, в качестве напыления на наконечник кия в бильярде.

Оксид алюминия вносят в красящие составы для придания им блеска. Напыление из вещества упрочняет керамические пластины бронежилетов, защищает от истирания и повышенного износа любые детали. Благодаря изоляционным свойствам алюминия оксида им покрывают конденсаторы, катушки зажигания автомобилей.

Оксид алюминия – компонент алюмосиликатного стекла, отличающегося ударопрочностью, устойчивостью к возникновению трещин и царапин. Он является ингредиентом наполнителей для пластмасс, в медицине – активный компонент противозачаточных препаратов, материал для эндопротезов тазобедренных суставов.

Где купить и сколько стоит

Оксид алюминия продаётся заводами-производителями оптом. Стоимость 1 кг составляет 150 рублей при минимальном заказе от 25 кг. При меньших объёмах – 1-5 кг, цена поднимает до 200-250 руб/кг.

Заключение

Оксид алюминия – это вещество, востребованное в промышленности. Оно незаменимо для производства стекла, керамических изделий, органическом и неорганическом синтезе. Огранённый минер имеет большую эстетическую ценность и с древних времён привлекает ювелиров.

Читайте также:

Сайт предоставляет информацию в справочных целях, только для ознакомления. Поставить диагноз и назначить адекватное лечение может только врач! Медикаменты и народные средства должны назначаться специалистом, так как имеют противопоказания и побочные действия! Посещение и консультации квалифицированного специалиста строго обязательны!
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Поделитесь
Читать еще

Тест на эрудицию, который проходят только знатоки

Если окружающие считают Вас знатоком, то Вам не составит труда пройти наш тест и правильно ответить на его вопросы...

Эрудит-тест для испытания смекалки и знаний

Предлагаем Вам ответить на вопрос нашего теста и определиться, насколько развита Ваша логика, а также широк кругозор. Вопросы порой...

Тест на эрудицию для проверки знаний и интеллекта

Приглашаем пройти наше испытание, ответив на интересные вопросы теста. Проявите максимум таких полезных качеств, как логика и эрудиция. Докажите,...

Быстрый эрудит-тест для знатоков с неординарным мышлением

Предлагаем Вашему вниманию интересный тест для проверки ваших знаний и умения мыслить. Интересные и порой довольно сложные вопросы, ответы...

Хвощ: виды, лечебные свойства, применение, отзывы

Листья и стебли хвоща полевого широко применяются в целях комплексной терапии. Растение хвощ эффективно помогает при различных воспалениях, заболеваниях...

Преимущества тортов на заказ

Торты на заказ давно актуальны, они позволяют порадовать именинника необычным дизайном сладкого угощения. Торт может отображать профессию человека, его...

Тест на эрудицию: проверьте знания и логику

Если Вы действительно человек неглупый и эрудированный, то ответить на наши вопросы Вам будет не очень сложно. Но даже...
0 Комментария

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector