Das Molekulargewicht von Aluminiumoxid

Aluminiumoxid (Tonerde), das aus Bauxitvorkommen gewonnen wird, ist ein Industriemineral, das häufig als Rohstoff für die Herstellung von Aluminiummetall sowie für die Herstellung von Hochleistungskeramikprodukten verwendet wird.

Aluminiumoxidtrihydrat dient in Polymeren als Füllstoff und Flammschutzmittel/Rauchschutzmittel. Seine inhärente Flammwidrigkeit rührt daher, dass seine Wassermoleküle bei Temperaturen über 220 °C freigesetzt werden und als wirksame Flammensperre wirken.

Molekulargewicht

Das Molekulargewicht eines Stoffes bezieht sich auf die Masse pro Mol dieses Stoffes. Um diese Menge für eine Verbindung zu berechnen, müssen Sie zunächst die chemische Formel ermitteln; dann suchen Sie im Periodensystem nach den Atommassen; multiplizieren Sie die Masse jedes Elements mit der Anzahl der in diesem Element vorhandenen Atome, um das Molgewicht zu erhalten - Aluminiumoxid (Al2O3) beispielsweise hat einen Wert von 9 g/Mol und wird in vielen Industriezweigen verwendet, von der Herstellung von feuerfesten Materialien, Keramik und Poliermitteln bis hin zur Beschichtung von Titandioxid-Pigmenten sowie in vielen Arten von Glasproduktionsanlagen.

Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid ist ein wesentlicher Bestandteil seiner feuerfesten Anwendungen. Ein hoher Schmelzpunkt sorgt dafür, dass es auch bei hohen Temperaturen fest bleibt, was es zum idealen Material für den Einsatz in Öfen und anderen Geräten sowie für Schleifscheiben und Schleifpapier zum Formen und Glätten von Materialien macht.

Aluminiumoxid ist eine auf der Erde reichlich vorkommende, natürlich vorkommende Verbindung, die wegen ihrer Härte und hohen Temperaturbeständigkeit in zahlreichen Industriezweigen verwendet wird. Aluminiumoxid kommt in reiner Form als weißes, kristallines Pulver vor. Wenn es mit anderen Elementen gemischt wird, kann es verschiedene Eigenschaften annehmen; die Zähigkeit kann durch die Zugabe von Zirkoniumdioxidpartikeln oder Siliziumkarbid-Whiskern erhöht werden; außerdem können durch die Zugabe kleiner Mengen von Magnesiumoxid transluzente Effekte erzielt werden.

Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid ist viel höher als der von normalem Aluminium und seinen Legierungen, die eine Elektrolyse zur Trennung von Aluminium und Sauerstoff erfordern. Dies ist wahrscheinlich auf die starken kovalenten Bindungen innerhalb des Sauerstoffanteils zurückzuführen, deren Aufbrechen erhebliche Energie erfordert, was zu einem höheren Schmelz- und Siedepunkt führt.

Die Kombination von Tonerde mit anderen Materialien zu Keramik ergibt extrem zähe und widerstandsfähige Werkstoffe, die äußerst hitze-, abrieb- und korrosionsbeständig sind. Außerdem übertrifft sein Schmelzpunkt von 2.072 Grad Celsius die meisten Oxide, was Tonerde zu einem idealen Material für feuerfeste Anwendungen macht.

Wie viele andere Verbindungen zeichnet sich Aluminiumoxid durch eine geringe Flüchtigkeit und einen hohen Schmelzpunkt im Vergleich zu anderen Metalloxiden aus, wodurch es weniger reaktiv ist als die meisten anderen. Außerdem lässt es sich aufgrund seiner Formbarkeit leicht gießen oder formen, ohne dass es sich unter hohem Druck verformt oder verzieht.

Der hohe Schmelzpunkt von Aluminiumoxid macht es ideal für die Verwendung in der Dentalkeramik, wo es häufig mit Porzellan kombiniert wird. Die Langlebigkeit und die feuerfesten Eigenschaften von Aluminiumoxid tragen dazu bei, starke Restaurationen zu schaffen, die einer starken Abnutzung standhalten. Der geringe Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und der hohe Schmelzpunkt verhindern die Bildung von einatembaren Stäuben, die zu Atemproblemen führen können.

Dichte

Aluminium ist ein weiches Metall, das im Verhältnis zu seiner Größe extrem leicht ist und zu den besten Wärme- und Stromleitern gehört, was es zu einem der wichtigsten Werkstoffe für Stromleitungen, Automotoren und Haushaltsgeräte macht. Aufgrund seiner Festigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wird Aluminiumoxid immer wieder recycelt, ohne an Qualität zu verlieren oder sich im Laufe der Zeit zu verformen; außerdem ist es resistent gegen Rost, Flecken und Kratzer, hat einen niedrigen Schmelzpunkt und lässt sich leicht in verschiedene Formen und Größen bringen.

Die Dichte von Aluminiumoxidpulver hängt von mehreren Variablen ab, unter anderem von der Zusammensetzung des Rohmaterials und der Kalzinierungstemperatur. So hat zum Beispiel Gibbsit-Tonerde eine höhere Dichte als das Gegenstück Böhmit. Darüber hinaus wirken sich die Art des Vorprodukts, die Parameter des Erhitzungsprogramms und das Saatgut in unterschiedlicher Weise auf die Dichte aus.

Die Dichte von Aluminiumoxid kann durch seine spezifische Oberfläche und seine Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden; weitere Einflüsse sind die keramische Schrumpfung während der Kalzinierung sowie seine Porenstruktur.

Aluminiumoxid findet sich in vielen industriellen Anwendungen, von feuerfesten Materialien und Schleifmitteln bis hin zu Katalysatorträgern und Lithiumbatterie-Membranen. Aufgrund seiner außergewöhnlichen mechanischen Festigkeit, thermischen Stabilität, Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird es seit langem in der Industrie als industrielles Material verwendet. Tonerde ist ein wesentlicher Bestandteil vieler feuerfester Materialien; außerdem wird sie in großem Umfang für keramische Hightech-Produkte wie Lithiumbatterien, Zündkerzen und Keramikmembranen für Flüssigkristallanzeigen verwendet.

Tonerde lässt sich über das Vielfache ihrer Molekülmasse, der Summe aller in ihrer Formel enthaltenen Atome, multipliziert mit ihrem Molekulargewicht in Bezug auf den in einer Volumeneinheit enthaltenen Sauerstoff, berechnen. Man kann die Molmasse auch berechnen, indem man die chemische Formel durch das Molekulargewicht dividiert, was in der Regel in den Periodensystemen zu finden ist, um die Anzahl der Atome und die Masse der Elemente, aus denen es besteht, zu ermitteln; das Molekulargewicht von Wasser kann auf diese Weise berechnet werden; seine Molekularmasse entspricht zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, während die von Al2O3 genau zwei Aluminium- und ein Sauerstoffatom enthält.

Elektrische Leitfähigkeit

Aluminium leitet Elektrizität gut, was es zu einem beliebten Material für Stromleitungen macht. Außerdem ist es leicht genug für den Transport, was Aluminium zu einer attraktiven Wahl macht. Es ist zwar nicht so leitfähig wie Kupfer, aber seine elektrischen Eigenschaften hängen stark davon ab, wie es verwendet wird; eine Erhöhung der Leitfähigkeit durch Verringerung der Oxidschichten oder Hinzufügen von Verunreinigungen kann die Leitfähigkeit weiter verbessern. Auch die Wärmebehandlung während der Produktion hat einen großen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des Materials.

Alle massiven Metalle sind hervorragende Leiter, da sich ihre Leitungs- und Valenzbänder überlappen und die Elektronen ungehindert fließen können. Die Atomstruktur von Aluminium unterscheidet sich geringfügig von der des Kupfers, da seine freien Elektronen mehr Phononkollisionen erfahren, die die Elektronenbewegung stören und somit die Leitfähigkeit im Vergleich zu reinem Kupfer verringern, das höhere Leitfähigkeitswerte als sein Gegenstück aufweist.

Aluminiumoxid kann mit Zirkoniumdioxid oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen kombiniert werden, um seine Leitfähigkeit zu erhöhen, und als Substrat für Verstärkungen wie Zirkoniumdioxid oder Nanoröhrchen dienen, die seine kristalline Struktur verstärken und die elektrische Leitfähigkeit erhöhen. Das Ergebnis ist ein Verbundwerkstoff mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, erhöhter Abriebfestigkeit und höherer elektrischer Leitfähigkeit.

Unbeschichtet ist Aluminiumoxid ein hervorragender Isolator; mit einer Beschichtung erhöht sich seine Leitfähigkeit erheblich. Die Beschichtung kann in vielen Formen erfolgen, z. B. als Pulverbeschichtung oder Farbanstrich, und kann sich auf die Leitfähigkeit von Aluminiumoxid auswirken. Faktoren wie die Art der Beschichtung, die Anwendungstemperatur und die Art der Wärmebehandlung wirken sich alle auf die Leitfähigkeit von Aluminiumoxid aus.

Aluminiumoxidschichten sind für die elektrische Leitfähigkeit von entscheidender Bedeutung, da sie leitende Schichten schützen, die andernfalls freigelegt werden könnten, wenn sie von Fremdkörpern wie Schmutz zerkratzt werden. Andernfalls könnte es zu elektrischen Problemen kommen; daher ist es wichtig, dass Aluminiumoxid geschützt bleibt.

Aluminiumoxid ist ein starkes und hartes Material mit engen Maßtoleranzen, das sich hervorragend für Teile eignet, die verschleißfest sein müssen, wie z. B. Textilführungen, Pumpenkolben, Auskleidungen von Schächten und Auslassöffnungen. Durch maschinelle Bearbeitung kann die Haltbarkeit von Aluminiumoxid noch weiter erhöht werden; auch industrielle Schneidwerkzeuge profitieren von seinem Einsatz. Die Einarbeitung von Zirkoniumdioxidpartikeln oder Siliziumkarbid-Whiskern erhöht die Härte und Verschleißfestigkeit und dient gleichzeitig als Träger für industrielle Katalysatoren, wie sie im Claus-Verfahren zur Rückverwandlung von Abgasen in elementaren Schwefel sowie bei Ziegler-Natta-Polymerisationen verwendet werden.