Το μοριακό βάρος του οξειδίου του αργιλίου

Το οξείδιο του αργιλίου (αλουμίνα), που εξάγεται από κοιτάσματα βωξίτη, είναι ένα βιομηχανικό ορυκτό που χρησιμοποιείται συνήθως ως πρώτη ύλη για την παραγωγή μεταλλικού αλουμινίου, καθώς και για την κατασκευή προηγμένων κεραμικών προϊόντων.

Η τριϋδρική αλουμίνα εξυπηρετεί δύο βασικούς σκοπούς στα πολυμερή ως πληρωτικό υλικό και ως επιβραδυντικό φλόγας/κατασταλτικό καπνού. Η εγγενής επιβράδυνση φλόγας προέρχεται από τα μόρια νερού που απελευθερώνονται σε θερμοκρασίες άνω των 220degC, λειτουργώντας ως αποτελεσματικό φράγμα φλόγας.

Μοριακό βάρος

Το μοριακό βάρος οποιασδήποτε ουσίας αναφέρεται στη μάζα της ανά μόριο του υλικού αυτού. Για τον υπολογισμό αυτής της ποσότητας για μια ένωση, προσδιορίστε πρώτα τον χημικό τύπο της- στη συνέχεια αναζητήστε στον περιοδικό πίνακα τις ατομικές μάζες τους- πολλαπλασιάστε τη μάζα κάθε στοιχείου επί τον αριθμό των ατόμων που υπάρχουν στο στοιχείο αυτό για να λάβετε το μοριακό του βάρος - για παράδειγμα, το οξείδιο του αλουμινίου (Al2O3) έχει βάρος 9g/mol και χρησιμοποιείται ευρέως σε όλες τις βιομηχανίες, από την κατασκευή πυρίμαχων υλικών, κεραμικών και στιλβωτικών ενώσεων μέχρι την επίστρωση χρωστικών τιτανίας, καθώς και την παρουσία του σε πολλούς τύπους εγκαταστάσεων παραγωγής γυαλιού.

Σημείο τήξης

Το σημείο τήξης της αλουμίνας αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο των πυρίμαχων εφαρμογών της. Το υψηλό σημείο τήξης της εξασφαλίζει ότι παραμένει στερεή ακόμη και κάτω από έντονες θερμοκρασίες, καθιστώντας την ιδανικό υλικό για χρήση σε κλιβάνους και άλλο εξοπλισμό, καθώς και για χρήση σε τροχούς λείανσης και γυαλόχαρτο για τη διαμόρφωση και λείανση υλικών.

Το οξείδιο του αργιλίου είναι μια άφθονη, φυσική ένωση που απαντάται στη Γη και χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες για τη σκληρότητα και την αντοχή της σε υψηλές θερμοκρασίες. Το οξείδιο του αργιλίου εμφανίζεται σε καθαρή μορφή ως λευκή, κρυσταλλική σκόνη. Όταν αναμιγνύεται με άλλα στοιχεία, μπορεί να αποκτήσει διαφορετικές ιδιότητες: η ανθεκτικότητα μπορεί να αυξηθεί με την προσθήκη σωματιδίων ζιρκονίας ή σφαιριδίων καρβιδίου του πυριτίου- επιπλέον, ημιδιαφανή αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων μαγνησίας στο μείγμα του.

Το σημείο τήξης της αλουμίνας είναι πολύ υψηλότερο από το κανονικό αλουμίνιο και τα κράματά του, τα οποία απαιτούν ηλεκτρόλυση για το διαχωρισμό του αλουμινίου από το οξυγόνο. Αυτό πιθανώς οφείλεται στους ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς εντός του συστατικού της οξυγόνου που απαιτούν σημαντική ενέργεια για τη διάσπασή τους, γεγονός που οδηγεί στα υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού της.

Ο συνδυασμός της αλουμίνας με άλλα υλικά για τη δημιουργία κεραμικών δίνει εξαιρετικά σκληρά και ανθεκτικά υλικά, τα οποία είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη θερμότητα, την τριβή και τη διάβρωση. Επιπλέον, το σημείο τήξης των 2.072 βαθμών Κελσίου ξεπερνά τα περισσότερα οξείδια, καθιστώντας την αλουμίνα ιδανικό υλικό για πυρίμαχες εφαρμογές.

Όπως συμβαίνει με πολλές ενώσεις, η αλουμίνα έχει χαμηλή πτητικότητα και υψηλό σημείο τήξης σε σύγκριση με άλλα οξείδια μετάλλων, γεγονός που την καθιστά λιγότερο αντιδραστική από τις περισσότερες. Επιπλέον, η διαμορφωσιμότητά της επιτρέπει την εύκολη χύτευση ή διαμόρφωση χωρίς παραμόρφωση ή στρέβλωση υπό υψηλές πιέσεις.

Το υψηλό σημείο τήξης της αλουμίνας την καθιστά ιδανική για χρήση στα οδοντιατρικά κεραμικά, όπου συχνά συνδυάζεται με πορσελάνη. Η ανθεκτικότητα και οι πυρίμαχες ιδιότητες της αλουμίνας συμβάλλουν στη δημιουργία ισχυρών αποκαταστάσεων που αντέχουν σε εκτεταμένη φθορά, ενώ η χαμηλή περιεκτικότητα σε πτητικές ουσίες και το σημείο τήξης της βοηθούν στην αποφυγή σχηματισμού εισπνεύσιμης σκόνης που μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικά προβλήματα.

Πυκνότητα

Το αλουμίνιο είναι ένα μαλακό μέταλλο που είναι εξαιρετικά ελαφρύ σε σχέση με το μέγεθός του, καθώς και ένας από τους καλύτερους αγωγούς της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, καθιστώντας το ένα από τα βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στους κινητήρες των αυτοκινήτων και στις οικιακές συσκευές. Λόγω των ιδιοτήτων του ως προς την αντοχή, την ανθεκτικότητα και την αντίσταση στη διάβρωση, το αλουμίνιο ανακυκλώνεται ξανά και ξανά χωρίς να χάνει την ποιότητά του ή να παραμορφώνεται με την πάροδο του χρόνου- επιπλέον, προσφέρει αντοχή στη σκουριά, τις κηλίδες και τις γρατζουνιές, έχει χαμηλά σημεία τήξης και μπορεί να διαμορφωθεί με ευκολία σε διάφορα σχήματα ή μεγέθη.

Η πυκνότητα της σκόνης αλουμίνας εξαρτάται από διάφορες μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης της πρώτης ύλης και της θερμοκρασίας πύρωσης. Για παράδειγμα, η αλουμίνα από γιββίτη έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από την αντίστοιχη αλουμίνα από μποεμίτη. Επιπλέον, ο τύπος της πρόδρομης ύλης, οι παράμετροι του προγράμματος θέρμανσης και οι σπόροι επηρεάζουν τα επίπεδα πυκνότητας με διαφορετικούς τρόπους.

Η πυκνότητα στην αλουμίνα μπορεί να καθοριστεί από την ειδική επιφάνεια και τη θερμική αγωγιμότητα- άλλες επιρροές περιλαμβάνουν την κεραμική συρρίκνωση κατά την πύρωση καθώς και τη δομή των πόρων της.

Η αλουμίνα μπορεί να βρεθεί σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, από πυρίμαχα υλικά και λειαντικά μέχρι φορείς καταλυτών και μεμβράνες μπαταριών λιθίου. Λόγω της εξαιρετικής μηχανικής αντοχής, της θερμικής σταθερότητας, της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και της αντοχής στη διάβρωση χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό στη βιομηχανία ως βιομηχανικό υλικό. Η αλουμίνα αποτελεί αναπόσπαστο συστατικό πολλών πυρίμαχων υλικών- επιπλέον χρησιμοποιείται ευρέως για κεραμικά προϊόντα υψηλής τεχνολογίας, όπως μπαταρίες λιθίου, μπουζί και κεραμικές μεμβράνες για οθόνες υγρών κρυστάλλων.

Η αλουμίνα μπορεί να υπολογιστεί μέσω του πολλαπλάσιου της μοριακής της μάζας, του αθροίσματος όλων των ατόμων που υπάρχουν στον τύπο της, πολλαπλασιασμένου με το μοριακό της βάρος σε όρους οξυγόνου που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε τη μοριακή της μάζα διαιρώντας τον χημικό της τύπο με το μοριακό της βάρος - που συνήθως συναντάται στους περιοδικούς πίνακες - ως μέθοδο για να βρείτε τον ατομικό της αριθμό και τη μάζα των στοιχείων που την απαρτίζουν- το μοριακό βάρος του νερού μπορεί να υπολογιστεί από αυτό- η μοριακή του μάζα ισούται με δύο άτομα υδρογόνου συν ένα άτομο οξυγόνου- ενώ αυτή του Al2O3 περιέχει ακριβώς δύο άτομα αλουμινίου και ένα άτομο οξυγόνου.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Το αλουμίνιο άγει καλά τον ηλεκτρισμό, γεγονός που το καθιστά ένα δημοφιλές υλικό για γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, το γεγονός ότι είναι αρκετά ελαφρύ για μεταφορά καθιστά το αλουμίνιο μια ελκυστική επιλογή. Αν και δεν είναι τόσο αγώγιμο όσο ο χαλκός, οι ηλεκτρικές του ιδιότητες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο χρήσης του. η αύξηση της αγωγιμότητάς του με τη μείωση των στρωμάτων οξειδίου ή την προσθήκη προσμίξεων μπορεί να βοηθήσει στην περαιτέρω αύξηση της αγωγιμότητας. Ομοίως, οι θερμικές επεξεργασίες που χρησιμοποιούνται κατά την παραγωγή έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του.

Όλα τα χύδην μέταλλα είναι εξαιρετικοί αγωγοί λόγω της επικάλυψης μεταξύ των ζωνών αγωγιμότητας και σθένους που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ρέουν ανεμπόδιστα. Το αλουμίνιο διαφέρει ελαφρώς στην ατομική του δομή από τον χαλκό, καθώς τα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του υφίστανται περισσότερες συγκρούσεις φωνονίων που διαταράσσουν την κίνηση των ηλεκτρονίων και συνεπώς μειώνουν την αγωγιμότητα σε σύγκριση με τον καθαρό χαλκό, ο οποίος μπορεί να υπερηφανεύεται για υψηλότερα ποσοστά αγωγιμότητας από το αντίστοιχό του.

Η αλουμίνα μπορεί να συνδυαστεί με ζιρκονία ή νανοσωλήνες άνθρακα για να αυξήσει την αγωγιμότητά της και να λειτουργήσει ως υπόστρωμα για ενισχύσεις όπως η ζιρκονία ή οι νανοσωλήνες που χρησιμεύουν για την ενίσχυση της κρυσταλλικής δομής της και την αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα σύνθετο υλικό με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες, αυξημένη αντοχή στην τριβή και υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Η αλουμίνα είναι εξαιρετικός μονωτής όταν παραμένει ακάλυπτη- όταν επικαλύπτεται, η αγωγιμότητά της αυξάνεται σημαντικά. Η επικάλυψη μπορεί να λάβει πολλές μορφές, όπως η επίστρωση με πούδρα ή η εφαρμογή χρώματος, και μπορεί να επηρεάσει την αγωγιμότητα της αλουμίνας. Παράγοντες όπως ο τύπος της επικάλυψης, η θερμοκρασία εφαρμογής και ο τύπος θερμικής επεξεργασίας επηρεάζουν το πόσο η αλουμίνα αγώγιμη είναι.

Τα στρώματα οξειδίου της αλουμίνας είναι αναπόσπαστα για την ηλεκτρική αγωγιμότητα, καθώς προστατεύουν τα αγώγιμα στρώματα που διαφορετικά θα μπορούσαν να εκτεθούν εάν γρατσουνίζονταν από ξένα σώματα όπως η βρωμιά. Η αποτυχία αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε ηλεκτρικά προβλήματα- ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας η αλουμίνα να παραμένει προστατευμένη.

Η αλουμίνα είναι ένα ισχυρό και σκληρό υλικό με στενές ανοχές διαστάσεων που το καθιστούν ιδανικό για χρήση σε εξαρτήματα που πρέπει να είναι ανθεκτικά στη φθορά, όπως υφασμάτινοι οδηγοί, έμβολα αντλιών, επενδύσεις αγωγών και στόμια εκροής. Η κατεργασία μπορεί να σκληρύνει περαιτέρω την αντοχή της αλουμίνας- τα βιομηχανικά εργαλεία κοπής επωφελούνται επίσης από τη χρήση της. Η ενσωμάτωση σωματιδίων ζιρκονίας ή σφαιριδίων καρβιδίου του πυριτίου αυξάνει τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά, ενώ λειτουργεί ως υποστήριξη για βιομηχανικούς καταλύτες όπως αυτοί που βρίσκονται στη διαδικασία Claus για τη μετατροπή των αερίων αποβλήτων πίσω σε στοιχειακό θείο, καθώς και στους πολυμερισμούς Ziegler-Natta.