Die chemische Formel für Tonerde

Aluminiumoxid (Tonerde) ist eine anorganische chemische Verbindung aus Aluminium und Sauerstoff, die in der Natur als Korund- oder Bauxitmineral vorkommt.

Reine Tonerde ist eines von mehreren Aluminiumoxiden und das am häufigsten vorkommende. Die Herstellung erfolgt durch Auslaugung aus Bauxitminen oder durch natronlaugenhaltige Lösungen, die hydratisiertes Aluminiumoxid enthalten.

Chemische Formel

Al2O3 ist die chemische Formel für Tonerde. Zwei Aluminiumatome verbinden sich mit zwei Sauerstoffatomen, um diese Verbindung zu bilden, die in ihrer kristallinen Form häufig als Korund oder Aluminiumoxid vorkommt. Tonerde ist ein anorganisches chemisches Reagenz mit vielen industriellen und kommerziellen Verwendungsmöglichkeiten, das sich leicht in Säuren und Basen auflöst und als weißer Feststoff mit ausgezeichneten Wärmeleiteigenschaften erscheint, was es in vielen verschiedenen Industriezweigen nützlich macht. Tonerde dient sowohl der elektrischen Isolierung als auch der ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und wird häufig in keramischen Werkstoffen verwendet, ist aber auch selbst ein elektrischer Isolator! Es ist eine Schlüsselkomponente in keramischen Werkstoffen und hat verschiedene Eigenschaften, die seine Verwendung in vielen Industriezweigen ermöglichen. Dies macht Aluminiumoxid zu einem anorganischen chemischen Reagenz, das in vielen Industriezweigen verwendet wird!

Tonerde kann nach dem Bayer-Verfahren aus Bauxit gewonnen und zu hochreinem Material veredelt werden, das in der Elektronik und bei modernen Werkstoffen eingesetzt wird. Auch feuerfeste Materialien zur Auskleidung von Hochtemperaturanlagen wie Brennöfen und Öfen sind auf dieses Material angewiesen, und seine Härte macht es zu einem wichtigen Schleifmittel für die Herstellung von Produkten wie Sandpapier, Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen.

Andere Formen von Tonerde sind aktivierte und Gamma-Tonerde, beide entwässert, um Wasser zu entfernen, und mit hexagonalen Kristallen. Beim Erhitzen während der Kalzinierung wandeln sich diese Formen in verschiedene polymorphe Formen um; ihre einzigartigen Kristallstrukturen bestimmen, ob sie funktionieren oder nicht.

Tonerde kann in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. als Schleifmittel, Filter und Katalysatorträger in einigen Prozessen oder als Feuerfestmaterial, Isolator und Zusatzstoff in der Keramik. Außerdem wird Tonerde häufig als Zusatzstoff zur Verbesserung der Festigkeit und Durchlässigkeit verwendet, während die Mischung mit Zirkoniumdioxidpartikeln oder Siliziumkarbid-Whiskern die Zähigkeit verbessert.

Tonerde ist in vielen Konsumgütern enthalten, von Zahnpasta und Zahnzement bis hin zu Lebensmitteln als Schleif- oder Dispersionsmittel, und wird auch bei medizinischen Verfahren wie der Hämodialyse verwendet. Wie jeder Feinstaub oder jede pulverisierte Form des Stoffes kann das Einatmen des Stoffes die Atemwege schädigen.

Physikalische Eigenschaften

Tonerde (CaO3) ist ein hartes, inertes Material mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften. Dazu gehören seine Spannungs-, Dehnungs- und Zugfestigkeit unter Druck und Gewicht. Aluminiumoxid weist eine sehr hohe Druckfestigkeit auf und hat gleichzeitig einen niedrigen Schmelzpunkt, so dass es in verschiedene Formen für unterschiedliche Verwendungszwecke gebracht werden kann. Darüber hinaus leitet Aluminiumoxid keine Elektrizität und verfügt über eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, so dass es sich hervorragend für die Isolierung von Öfen oder die Beschichtung von Zündkerzen eignet.

Tonerde kommt in der Natur entweder als Korund oder Bauxit vor und wird zur weiteren Veredelung nach dem Bayer-Verfahren gewonnen, bei dem die Aluminiumhydroxid-Mineralien Gibbsit, Diaspore, Böhmit und Titandioxid gewonnen werden. Bauxit dient als Hauptquelle für reines Aluminiumoxid, das industriell als Schleifmittel für Sandpapier sowie als elektrischer Isolator und als Katalysatorträgermaterial in feuerfesten Materialien, Keramik, Katalysatoren und Farbpigmenten verwendet wird, während Korund in Edelsteinqualität Saphire und Rubine oft Eisen und Titan enthalten, die in Spuren in ihrer Zusammensetzung enthalten sind und ihnen ihre einzigartigen Farbtöne verleihen.

Aluminiumoxid in der Alpha-Phase, das sich durch eine starke Ionenbindung zwischen den einzelnen Atomen auszeichnet, hat eine unregelmäßige trigonale Bravais-Gitterstruktur, bei der jedes Aluminiumatom zwei Drittel eines oktaedrischen Zwischenraums ausfüllt und ein Drittel von Sauerstoffionen eingenommen wird - damit ist diese Form die stabilste. Es gibt auch andere Kristallformen, aber alle kehren bei höheren Temperaturen in die Alpha-Phase zurück und werden wieder zu stabilen Aluminiumoxidkeramiken, die hervorragende mechanische Eigenschaften mit Dichten bis zu 90% Reinheit aufweisen.

Aluminiumoxid-Keramik ist äußerst korrosionsbeständig gegenüber Wasser, Säuren und Basen und sehr widerstandsfähig gegen Abrieb durch die meisten Chemikalien und Lösungsmittel. Ihre Feuerfestigkeit übertrifft die der meisten Oxidkeramiken. Sie weisen die höchste Festigkeit, Steifigkeit und die besten dielektrischen Eigenschaften auf und sind unempfindlich gegen schwefelhaltige Atmosphären sowie gegen Temperaturschocks.

Verwendet

Aluminiumoxid (Al2O3) ist ein hochentwickeltes feuerfestes Material, das zur Gruppe der technischen Keramiken gehört. Es verfügt über starke mechanische, thermische, elektrische und chemische Eigenschaften sowie über eine hohe Haltbarkeit und einen extrem hohen Schmelzpunkt. Die Korund-Kristallform von Aluminiumoxid bildet die Grundlage für Edelsteine wie Rubine, Saphire und Smaragde, deren Farben von Elementen wie Chrom oder Eisen in der Mineralzusammensetzung herrühren; Aluminiumoxid eignet sich aufgrund seines Härtegrads 8 auch hervorragend zum Polieren.

Technische Keramik aus gebundenem Aluminiumoxid wird häufig in rauen Anwendungen eingesetzt, die im Vergleich zu Standardkeramik eine höhere Verschleißfestigkeit, Temperaturstabilität und Wärmeleitfähigkeit erfordern. Darüber hinaus bieten technische Keramiken eine höhere Chemikalien- und Abriebbeständigkeit als natürliche Mineralien wie Feldspat und Siliziumdioxid und sind damit widerstandsfähiger als ihre natürlichen Gegenstücke.

Bauxit, das 30-55% Al2O3 enthält, ist die Hauptquelle für Tonerde. Es wird aus der Erde abgebaut und nach dem Bayer-Verfahren verarbeitet, bei dem es in Natronlauge gelöst und anschließend gefiltert wird, um Verunreinigungen zu entfernen. Dabei entsteht Tonerdehydrat, das zu wasserfreiem Aluminiumoxid weiterverarbeitet werden kann.

Wasserfreies Aluminiumoxid kann sowohl in grobe als auch in feine Partikelgrößen gemahlen werden, um in feuerfesten Materialien verwendet zu werden, wobei die feinen Partikelgrößen Hohlräume zwischen größeren Partikeln füllen, um die Dichte zu verbessern und die Porosität zu verringern. Tonerde kann auch mit mineralischen Rohstoffen aus Zirkoniumdioxid kombiniert werden, um Verbundwerkstoffe für Schneidewerkzeuge zu bilden; in Verbindung mit Magnesiumoxid entsteht lichtdurchlässige Tonerde, die in Natriumdampf-Straßenlaternen verwendet wird.

Aluminiumoxid ist auch in Thermoelementen zu finden, die zur Messung extremer Temperaturen über den Seebeck-Effekt verwendet werden. Ein Thermoelement besteht aus zwei Metalldrähten, die miteinander verbunden sind und extremen Temperaturen ausgesetzt werden, während ein Draht durch eine Aluminiumoxidhülle geschützt bleibt; dadurch wird verhindert, dass sich ein elektrisches Potenzial entwickelt, das das Ablesen der Thermoelement-Signale stören würde. Weitere Anwendungen für Aluminiumoxid sind die Herstellung von feuerfesten Materialien und Schleif- und Polierverfahren sowie die Herstellung von Zeolithen und Titanbeschichtungen, die zur Beschichtung von Pigmenten verwendet werden.

Sicherheit

Aluminiumoxid findet sich in zahlreichen Anwendungen, von Schleifmitteln und Keramiken über Poliermittel, Polierwerkzeuge und Poliermittel bis hin zu Polierprodukten, Poliermaschinen, Poliermitteln und feuerfesten Materialien. Aluminiumoxid spielt auch eine wichtige Rolle in korrosionsbeständigen Metallbeschichtungen als Beschichtung auf Metallsubstraten sowie in elektronischen Geräten wie Einzelelektronentransistoren und supraleitenden Quanteninterferenzgeräten, wo es als Isolierschicht zwischen Silizium auf Saphirsubstraten für Einzelelektronentransistoren als Isolierschicht zwischen Siliziumschichten auf Saphirsubstraten verwendet wird, die Silizium auf Saphirsubstraten enthalten, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und gleichzeitig als Isolator in elektronischen Geräten zu fungieren, bei denen elektronische Bauteile auf Saphirsubstraten und supraleitenden Quanteninterferenzgeräten montiert sind.

Zur Herstellung von Aluminiumoxid wird zerkleinertes und gewaschenes Bauxit mit Natronlauge zu einer Aufschlämmung vermischt und dann auf ca. 530 Grad Celsius erhitzt, um eine Aluminiumhydroxidlösung zu bilden, die dann in Abscheidertanks gepumpt wird, bevor Reaktionen in Gang gesetzt werden, die es ermöglichen, dass feste Aluminiumoxidkristalle wachsen und schließlich aus der Lösung entfernt werden, wenn ihre Dicke das entsprechende Niveau erreicht.

Arbeitnehmer, die mit Tonerde umgehen, sollten eine geeignete persönliche Schutzausrüstung, einschließlich Schutzbrille und Handschuhe, verwenden, um Unfälle oder Verletzungen durch unsachgemäße Handhabung zu vermeiden. Sie sollten auch wissen, wo Notfalleinrichtungen wie Augenspülstationen und Sicherheitsduschen zu finden sind und wie bei Verschüttungen oder Bränden vorzugehen ist.

Aktive Tonerdearbeiter sollten für eine saubere und trockene Arbeitsumgebung sorgen und das Einatmen von Staubpartikeln vermeiden, die Lungenreizungen und andere Gesundheitsprobleme, einschließlich Bronchitis, verursachen können. Das Einatmen von Aluminiumoxid stellt ein besonderes Risiko dar, da es durch die Nasen- und Rachenschleimhäute eindringen und mit der Zeit zu chronischer Bronchitis und Lungenfibrose führen kann.

Der Kontakt mit Aluminiumoxid in der Luft kann zu Hautreizungen und Dermatitis führen. Daher sollten sich die Betroffenen nach dem Umgang mit dem Material sofort die Hände waschen und diejenigen, die mit diesem Material arbeiten, sollten zum Schutz vor dem Einatmen der Partikel eine Atemschutzmaske tragen.

Aktiviertes Aluminiumoxid sollte in versiegelten Behältern gelagert werden, die frei von Feuchtigkeit, von Luftquellen wie Ventilatoren und Entlüftungsöffnungen und von Bereichen entfernt sind, in denen Arbeiter mit Chemikalien mit ähnlichen Eigenschaften wie Säuren und Laugen arbeiten. Es sollte nicht in der Nähe solcher Materialien aufbewahrt werden, da es diese absorbieren und gefährliche Gase bilden könnte.