Chemický vzorec oxidu hlinitého

Oxid hlinitý (oxid hlinitý) je anorganická chemická zlúčenina zložená z hliníka a kyslíka, ktorá sa v prírode vyskytuje ako korund alebo bauxitové minerály.

Čistý oxid hlinitý je jedným z viacerých oxidov hliníka a najčastejšie sa vyskytuje. Vyrába sa vylúhovaním z bauxitových baní alebo roztokmi s obsahom hydroxidu hlinitého.

Chemický vzorec

Al2O3 je chemický vzorec oxidu hlinitého. Dva atómy hliníka sa spájajú s dvoma atómami kyslíka a vytvárajú túto zlúčeninu, ktorá sa bežne vyskytuje ako korund alebo oxid hlinitý v kryštálovej forme. Hliník je anorganické chemické činidlo s mnohými priemyselnými a komerčnými použitiami, ktoré sa ľahko rozpúšťa v kyselinách aj zásadách a javí sa ako biela pevná látka s vynikajúcimi tepelne vodivými vlastnosťami, vďaka ktorým je užitočný v mnohých rôznych oblastiach priemyslu. Hliník slúži na potreby elektrickej izolácie a zároveň je vynikajúcim materiálom s výbornou tepelnou vodivosťou, ktorý sa vo veľkej miere používa v keramických materiáloch, ako aj ako samotný elektrický izolant! Je kľúčovou zložkou keramických materiálov a má rôzne vlastnosti, vďaka ktorým sa používa v rôznych odvetviach priemyslu - oxid hlinitý je tak anorganickým chemickým činidlom s mnohými spôsobmi použitia v rôznych odvetviach priemyslu!

Hliník sa môže extrahovať z bauxitu pomocou Bayerovho procesu a rafinovať na výrobu vysoko čistého materiálu používaného v elektronike a pokročilých materiáloch. Na tento materiál sa spoliehajú aj žiaruvzdorné materiály, ktorými sa vykladajú vysokoteplotné zariadenia, ako sú pece, a vďaka svojej tvrdosti je dôležitým brusivom používaným na výrobu výrobkov, ako sú brúsne papiere, brúsne kotúče a rezné nástroje.

Medzi ďalšie formy oxidu hlinitého patria aktivovaný a gama oxid hlinitý, oba dehydrované na odstránenie vody, s hexagonálnymi kryštálmi. Pri zahrievaní počas kalcinácie sa tieto formy menia na rôzne polymorfné formy; ich jedinečné kryštálové štruktúry určujú, či fungujú alebo nie.

Oxid hlinitý sa používa v mnohých oblastiach, od abrazív, filtrov a katalyzátorov v niektorých procesoch až po žiaruvzdorné materiály, izolanty a prísady v keramike. Okrem toho sa do ílov často pridáva na zlepšenie pevnosti a priepustnosti ako prísada, zatiaľ čo miešaním s časticami zirkónu alebo metličkami karbidu kremíka sa zlepšuje jeho húževnatosť.

Oxid hlinitý sa nachádza v mnohých spotrebiteľských výrobkoch, od zubnej pasty a zubného cementu až po potraviny, ako abrazívum alebo disperzné činidlo, a využíva sa aj pri lekárskych postupoch, ako je hemodialýza. Rovnako ako v prípade akéhokoľvek jemného prachu alebo práškovej formy tejto látky predstavuje jej vdychovanie potenciálne poškodenie dýchacích ciest.

Fyzikálne vlastnosti

Oxid hlinitý (CaO3) je tvrdý, inertný materiál s vynikajúcimi fyzikálnymi vlastnosťami. Patrí medzi ne jeho pevnosť v tlaku, deformácii a ťahu pri tlaku a hmotnosti. Oxid hlinitý sa môže pochváliť veľmi vysokou pevnosťou v tlaku, pričom má stále nízku teplotu topenia, čo umožňuje jeho tvarovanie do rôznych tvarov na rôzne účely. Okrem toho oxid hlinitý nevedie elektrický prúd a môže sa pochváliť vynikajúcimi vlastnosťami tepelnej odolnosti, vďaka čomu je ideálny na izoláciu pecí alebo na povrchovú úpravu zapaľovacích sviečok.

Oxid hlinitý sa v prírode vyskytuje buď ako korund, alebo ako bauxit a na ďalšie zušľachťovanie sa získava Bayerovým procesom, pri ktorom sa z neho získavajú minerály hydroxidu hlinitého gibbsit, diaspor, boehmit a titán. Bauxit slúži ako hlavný zdroj čistého oxidu hlinitého, ktorý sa priemyselne používa ako brúsivo pre brúsny papier, ako aj ako elektrický izolátor, materiál na podporu katalyzátorov v žiaruvzdorných materiáloch, keramike, katalyzátoroch, farbách a pigmentoch, zatiaľ čo korundové zafíry a rubíny často obsahujú železo a titán, ktoré im dodávajú jedinečné odtiene vďaka stopovému množstvu prítomnému v ich zložení.

Oxid hlinitý vo fáze alfa, ktorý sa vyznačuje silnou iónovou väzbou medzi atómami svojich zložiek, má nepravidelnú trigonálnu Bravaisovu mriežkovú štruktúru, pričom každý atóm hliníka vypĺňa dve tretiny oktaedrickej medzery a jednu tretinu vypĺňajú ióny kyslíka - táto forma je najstabilnejšia. Existujú aj iné kryštálové formy, ale všetky sa pri zvýšených teplotách vracajú späť do alfa fázy a stávajú sa stabilnou korundovou keramikou, ktorá má vynikajúce mechanické vlastnosti s hustotou až do úrovne čistoty 90%.

Hliníková keramika je vysoko odolná voči korózii spôsobenej vodou, kyselinami a zásadami, ako aj vysoko odolná voči oderu väčšiny chemikálií a rozpúšťadiel. Ich lomivosť prevyšuje väčšinu oxidovej keramiky; v skutočnosti sa môžu pochváliť najvyššou pevnosťou spomedzi všetkých, tuhosťou, najlepšími dielektrickými vlastnosťami, neovplyvniteľnosťou sírnou atmosférou, ako aj tepelnými šokmi.

Používa

Oxid hlinitý (Al2O3) je moderný žiaruvzdorný materiál patriaci do skupiny oxidov technickej keramiky. Má silné mechanické, tepelné, elektrické a chemické vlastnosti, ako aj vysokú odolnosť a extrémne vysoký bod topenia. Korundová kryštalická forma oxidu hlinitého tvorí základ drahokamov, ako sú rubíny, zafíry a smaragdy, ktorých farby pochádzajú z prvkov ako chróm alebo železo v jeho minerálnom zložení; oxid hlinitý slúži aj ako vynikajúci leštiaci materiál vďaka svojmu stupňu tvrdosti 8.

Navrhnutá keramika vyrobená z viazaného oxidu hlinitého sa často používa v náročných aplikáciách, ktoré si v porovnaní so štandardnou keramikou vyžadujú vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu, vyššiu teplotnú stabilitu a tepelnú vodivosť. Okrem toho umelá keramika poskytuje väčšiu odolnosť proti chemikáliám a oderu ako prírodné minerály, ako sú živec a oxid kremičitý, a poskytuje väčšiu odolnosť proti chemikáliám a oderu ako ich prírodné náprotivky.

Bauxit, ktorý obsahuje 30-55% Al2O3, je hlavným zdrojom oxidu hlinitého. Ťaží sa zo zeme a spracúva sa Bayerovým procesom - rozpúšťaním v kaustickej sóde pred filtrovaním na odstránenie nečistôt - čím vzniká hydrát oxidu hlinitého, ktorý sa môže ďalej spracúvať na bezvodý oxid hlinitý.

Bezvodý oxid hlinitý možno rozomlieť na hrubé aj jemné častice na použitie v žiaruvzdorných materiáloch, kde jemné častice vypĺňajú dutiny medzi väčšími časticami na zlepšenie hustoty a zníženie pórovitosti. Hliník sa môže tiež kombinovať so zirkónovými minerálnymi surovinami na vytvorenie kompozitov na rezné nástroje; po zmiešaní s magnéziou vzniká priesvitný oxid hlinitý používaný v sodíkových pouličných lampách.

Hliník sa nachádza aj v termočlánkoch, ktoré sa používajú na meranie extrémnych teplôt prostredníctvom Seebeckovho efektu. Termočlánok pozostáva z dvoch kovových drôtov spojených dohromady a vystavených extrémnej teplote, pričom jeden drôt zostáva chránený plášťom z oxidu hlinitého; to zabraňuje vzniku elektrického potenciálu, ktorý by rušil čítanie signálov termočlánku. Medzi ďalšie aplikácie oxidu hlinitého patrí výroba žiaruvzdorných materiálov, brúsnych materiálov a leštiacich procesov, ako aj výroba zeolitov a titánových povlakov používaných na pokrytie pigmentových pigmentov.

Bezpečnosť

Oxid hlinitý možno nájsť v mnohých aplikáciách, od brúsnych materiálov a keramiky cez leštiace zmesi, leštiace nástroje a leštiace zmesi a leštiace výrobky, leštiace stroje, leštiace zmesi a žiaruvzdorný materiál. Hliník zohráva neoddeliteľnú úlohu aj v kovových povlakoch odolných voči korózii ako povlak na kovových substrátoch, ako aj v elektronických zariadeniach, ako sú jednoelektrónové tranzistory a supravodivé kvantové interferenčné zariadenia, kde je izolačnou vrstvou medzi kremíkom na zafírových substrátoch pre jednoelektrónové tranzistory ako izolačná vrstva medzi vrstvami kremíka použitého na zafírových substrátoch obsahujúcich kremík na zafírových substrátoch na zvýšenie odolnosti voči korózii a zároveň pôsobí ako izolant v elektronických zariadeniach využívajúcich elektronické komponenty zostavené na zafírových substrátoch a supravodivé kvantové interferenčné zariadenia.

Na výrobu oxidu hlinitého sa rozdrvený a premytý bauxit kombinuje so sódou kaustickou, aby sa vytvorila suspenzia, potom sa zahreje na približne 530 °C, aby sa vytvoril roztok hydroxidu hlinitého, ktorý sa potom prečerpá do zrážacích nádrží a potom sa spustia reakcie, ktoré umožnia rast pevných kryštálov oxidu hlinitého a nakoniec sa z roztoku odstránia, keď jeho hrúbka dosiahne príslušnú úroveň.

Pracovníci, ktorí manipulujú s oxidom hlinitým, by mali používať vhodné osobné ochranné prostriedky vrátane okuliarov a rukavíc, aby sa predišlo nehodám alebo zraneniam spôsobeným nesprávnou manipuláciou s ním. Mali by tiež vedieť, kde sa nachádzajú núdzové zariadenia, ako sú stanice na umývanie očí a bezpečnostné sprchy, ako aj postupy pri riešení únikov alebo požiarov.

Aktívni pracovníci s hliníkom by mali udržiavať čisté a suché pracovné prostredie a mali by sa vyhýbať vdychovaniu prachových častíc, ktoré by mohli spôsobiť podráždenie pľúc a iné zdravotné problémy vrátane bronchitídy. Vdychovanie oxidu hlinitého predstavuje osobitné riziko, pretože sa môže dostať cez nosné a krčné kanáliky a potenciálne časom viesť k chronickej priemyselnej bronchitíde a pľúcnej fibróze.

Vystavenie oxidu hlinitého vo vzduchu môže spôsobiť podráždenie pokožky a dermatitídu. Preto by si exponované osoby mali po manipulácii s ním okamžite umyť ruky a osoby pracujúce s týmto materiálom by mali nosiť respirátor, aby sa chránili pred vdychovaním jeho častíc.

Aktívny oxid hlinitý by sa mal skladovať v uzavretých nádobách bez vlhkosti, mimo zdrojov vzduchu, ako sú ventilátory a vetracie otvory, a mimo priestorov, v ktorých pracujú pracovníci používajúci chemikálie s podobnými vlastnosťami, ako sú kyseliny a zásady; nemal by sa skladovať v blízkosti takýchto materiálov, pretože by ich mohol absorbovať a vytvárať nebezpečné plyny.