Il peso molecolare dell'ossido di alluminio

L'ossido di alluminio (allumina), estratto dai giacimenti di bauxite, è un minerale industriale comunemente utilizzato come materia prima per la produzione di alluminio metallico e per la fabbricazione di prodotti ceramici avanzati.

L'allumina triidrata ha una duplice funzione nei polimeri, sia come riempitivo che come ritardante di fiamma/soppressore di fumo. La sua intrinseca capacità di ritardare la fiamma deriva dal fatto che le sue molecole d'acqua vengono rilasciate a temperature superiori a 220°C, agendo come un'efficace barriera contro le fiamme.

Peso molecolare

Il peso molecolare di qualsiasi sostanza si riferisce alla massa per mole di quel materiale. Per calcolare questa quantità di un composto, occorre innanzitutto identificarne la formula chimica, quindi cercare nella tavola periodica le masse atomiche; moltiplicare la massa di ciascun elemento per il numero di atomi presenti all'interno di quell'elemento per ottenere il suo peso molare - per esempio, il peso dell'ossido di alluminio (Al2O3) è di 9 g/mol ed è ampiamente utilizzato in tutti i settori industriali, dalla produzione di refrattari, ceramiche e composti per la lucidatura fino al rivestimento di pigmenti di titania, oltre a essere presente in molti tipi di impianti di produzione del vetro.

Punto di fusione

Il punto di fusione dell'allumina è parte integrante delle sue applicazioni refrattarie. L'elevato punto di fusione fa sì che rimanga solido anche a temperature elevate, rendendolo il materiale ideale per l'uso in forni e altre apparecchiature, nonché per l'impiego in mole e carta vetrata per modellare e levigare i materiali.

L'ossido di alluminio è un composto presente in abbondanza sulla Terra, ampiamente utilizzato in numerosi settori industriali per la sua durezza e resistenza alle alte temperature. L'ossido di alluminio si presenta in forma pura come polvere cristallina bianca. Quando viene miscelato con altri elementi, può assumere proprietà diverse: la durezza può essere aumentata aggiungendo particelle di zirconia o baffi di carburo di silicio; inoltre, si possono ottenere effetti traslucidi aggiungendo piccole quantità di magnesia nella miscela.

Il punto di fusione dell'allumina è molto più alto dell'alluminio normale e delle sue leghe, che richiedono l'elettrolisi per la separazione dell'alluminio dall'ossigeno. Ciò è probabilmente dovuto ai forti legami covalenti all'interno del suo componente di ossigeno, che richiedono una notevole energia per essere spezzati, portando ai suoi punti di fusione e di ebollizione più elevati.

Combinando l'allumina con altri materiali per formare ceramiche si ottengono materiali estremamente tenaci e resilienti, altamente resistenti al calore, all'abrasione e alla corrosione. Inoltre, il suo punto di fusione di 2.072 gradi Celsius supera la maggior parte degli ossidi, rendendo l'allumina un materiale ideale per le applicazioni refrattarie.

Come molti altri composti, l'allumina è caratterizzata da una bassa volatilità e da un elevato punto di fusione rispetto ad altri ossidi metallici, che la rendono meno reattiva della maggior parte dei prodotti. Inoltre, grazie alla sua formabilità, può essere facilmente fusa o modellata senza deformarsi o deformarsi a pressioni elevate.

L'elevato punto di fusione dell'allumina la rende ideale per l'uso nella ceramica dentale, dove viene spesso combinata con la porcellana. La durata e le proprietà refrattarie dell'allumina contribuiscono a creare restauri robusti che resistono all'usura, mentre il suo basso contenuto volatile e il suo punto di fusione aiutano a prevenire la formazione di polvere inalabile che può causare problemi respiratori.

Densità

L'alluminio è un metallo morbido, estremamente leggero in rapporto alle sue dimensioni, oltre ad essere uno dei migliori conduttori di calore ed elettricità, il che lo rende uno dei materiali chiave utilizzati nelle linee di trasmissione elettrica, nei motori delle automobili e negli elettrodomestici. Grazie alle sue qualità di forza, durata e resistenza alla corrosione, l'allumino viene riciclato più volte senza perdere qualità o deformarsi nel tempo; inoltre, offre resistenza alla ruggine, alle macchie e ai graffi, ha bassi punti di fusione e può essere formato in varie forme o dimensioni con facilità.

La densità della polvere di allumina dipende da diverse variabili, tra cui la composizione della materia prima e la temperatura di calcinazione. Ad esempio, l'allumina prodotta con gibbsite ha una densità maggiore rispetto alla controparte boehmite. Inoltre, il tipo di precursore, i parametri del programma di riscaldamento e i semi hanno tutti un impatto diverso sui livelli di densità.

La densità dell'allumina può essere determinata dall'area superficiale specifica e dalla conduttività termica; altre influenze sono il ritiro della ceramica durante la calcinazione e la struttura dei pori.

L'allumina è presente in molte applicazioni industriali, dai refrattari agli abrasivi, dai supporti per catalizzatori alle membrane per batterie al litio. Grazie alla sua eccezionale resistenza meccanica, stabilità termica, resistenza alle alte temperature e alla corrosione, è stata a lungo utilizzata nell'industria come materiale industriale. L'allumina è un componente integrale di molti refrattari; inoltre, è ampiamente utilizzata per prodotti ceramici ad alta tecnologia come le batterie al litio, le candele di accensione e le membrane ceramiche per gli schermi a cristalli liquidi.

L'allumina può essere calcolata attraverso i multipli della sua massa molecolare, la somma di tutti gli atomi presenti nella sua formula, moltiplicata per il suo peso molecolare in termini di ossigeno contenuto in un'unità di volume. Si può anche calcolare la sua massa molare dividendo la sua formula chimica per il suo peso molecolare - di solito si trova sulle tavole periodiche - come metodo per trovare il suo numero atomico e gli elementi di massa che la compongono; il peso molecolare dell'acqua può essere calcolato da questo: la sua massa molecolare è uguale a due atomi di idrogeno più un atomo di ossigeno, mentre quella di Al2O3 contiene esattamente due atomi di alluminio e uno di ossigeno.

Conducibilità elettrica

L'alluminio conduce bene l'elettricità, il che lo rende un materiale popolare per le linee elettriche. Inoltre, il fatto di essere abbastanza leggero per il trasporto rende l'alluminio una scelta interessante. Sebbene non sia conduttivo come il rame, le sue proprietà elettriche dipendono molto dal modo in cui viene utilizzato; l'aumento della conduttività mediante la riduzione degli strati di ossido o l'aggiunta di impurità può contribuire ad aumentare ulteriormente la conduttività. Allo stesso modo, anche i trattamenti termici utilizzati durante la produzione hanno un impatto sulle sue caratteristiche elettriche.

Tutti i metalli in massa sono eccellenti conduttori grazie alla sovrapposizione tra le bande di conduzione e di valenza che consente agli elettroni di fluire senza ostacoli. L'alluminio presenta una struttura atomica leggermente diversa da quella del rame, in quanto gli elettroni liberi subiscono un maggior numero di collisioni foniche che interrompono il movimento degli elettroni e quindi diminuiscono la conduttività rispetto al rame puro, che vanta indici di conduttività più elevati rispetto alla sua controparte.

L'allumina può essere combinata con zirconia o nanotubi di carbonio per aumentarne la conduttività e fungere da substrato per i rinforzi, come la zirconia o i nanotubi, che servono a rafforzare la struttura cristallina e ad aumentare la conduttività elettrica. Il risultato è un composito con migliori proprietà meccaniche, maggiore resistenza all'abrasione e maggiore conduttività elettrica.

L'allumina è un eccellente isolante quando viene lasciata scoperta; quando viene rivestita, la sua conduttività aumenta in modo significativo. Il rivestimento può assumere diverse forme, come il rivestimento in polvere o la verniciatura, e può influire sulla conduttività dell'allumina. Fattori come il tipo di rivestimento, la temperatura di applicazione e il tipo di trattamento termico influenzano la conduttività dell'allumina.

Gli strati di ossido di allumina sono fondamentali per la conducibilità elettrica, in quanto proteggono gli strati conduttivi che altrimenti potrebbero essere esposti se graffiati da corpi estranei come lo sporco. In caso contrario, potrebbero verificarsi problemi elettrici; per questo è fondamentale che l'allumina rimanga protetta.

L'allumina è un materiale forte e duro, con strette tolleranze dimensionali che lo rendono perfetto per l'uso in parti che devono essere resistenti all'usura, come guide tessili, pistoni di pompe, rivestimenti di scivoli e orifizi di scarico. La lavorazione può indurire ulteriormente la durata dell'allumina; anche gli utensili da taglio industriali traggono vantaggio dal suo utilizzo. L'incorporazione di particelle di zirconia o di baffi di carburo di silicio aumenta la durezza e la resistenza all'usura e funge da supporto per i catalizzatori industriali, come quelli presenti nel processo Claus per la conversione dei gas di scarico in zolfo elementare e nelle polimerizzazioni Ziegler-Natta.