Aluminiumoxyd ist ein amphoteric Oxyd mit der chemischen Formel. Es wird allgemein Tonerde (α-alumina), oder Korund in seiner kristallenen Form, sowie viele andere Namen genannt, sein weit verbreitetes Ereignis in der Natur und Industrie widerspiegelnd. Sein bedeutendster Gebrauch ist in der Produktion von Aluminiummetall, obwohl es auch als ein Poliermittel infolge seiner Härte und als ein widerspenstiges Material infolge seines hohen Schmelzpunkts verwendet wird. Es gibt auch einen Kubik-γ-alumina mit wichtigen technischen Anwendungen.

Natürliches Ereignis

Korund ist die allgemeinste natürlich vorkommende kristallene Form von Aluminiumoxyd. Rubine und Saphire sind Formen der Edelstein-Qualität des Korunds, die ihre charakteristischen Farben schulden, um Unreinheiten zu verfolgen. Rubine werden ihre charakteristische tiefrote Farbe und ihre Laserqualitäten durch Spuren von Chrom gegeben. Saphire kommen in verschiedenen Farben, die durch verschiedene andere Unreinheiten, wie Eisen und Titan gegeben sind.

Eigenschaften

Aluminiumoxyd ist ein elektrischer Isolator, aber hat ein relativ hohes Thermalleitvermögen (30 WmK) für ein keramisches Material. In seiner meistens vorkommenden kristallenen Form, genannt Korund oder α-aluminium Oxyd, macht seine Härte es passend für den Gebrauch als ein Poliermittel und als ein Bestandteil im Ausschnitt von Werkzeugen.

Aluminiumoxyd ist für den Widerstand von metallischem Aluminium zur Verwitterung verantwortlich. Metallisches Aluminium ist mit atmosphärischem Sauerstoff und einer dünnen Passivierungsschicht von Tonerde (4 nm Dicke) Formen in ungefähr 100 picoseconds auf jeder ausgestellten Aluminiumoberfläche sehr reaktiv. Diese Schicht schützt das Metall vor der weiteren Oxydation. Die Dicke und Eigenschaften dieser Oxydschicht können mit dem genannten Eloxieren eines Prozesses erhöht werden. Mehrere Legierung, wie Aluminiumbronzen, nutzt dieses Eigentum durch das Umfassen eines Verhältnisses von Aluminium in der Legierung aus, um Korrosionswiderstand zu erhöhen. Die durch das Eloxieren erzeugte Tonerde ist normalerweise amorph, aber Entladung hat geholfen Oxydationsprozesse wie elektrolytische Plasmaoxydation laufen auf ein bedeutendes Verhältnis von kristallener Tonerde im Überzug hinaus, seine Härte erhöhend.

Aluminiumoxyd ist in Wasser völlig unlöslich. Jedoch ist es eine amphoteric Substanz, bedeutend, dass es sowohl mit Säuren als auch mit Basen, wie Salzsäure und Natriumshydroxyd reagieren kann.

:AlO + 6 HCl  2 AlCl + 3 HO

:AlO + 6 NaOH + 3 HO  2 NaAl (OH)

Aluminiumoxyd wurde die Chemikalie-Listen der USA-Umweltbundesbehörde 1988 weggenommen. Aluminiumoxyd ist auf der TRI-Liste von EPA, wenn es eine faserige Form ist.

Struktur

Der grösste Teil der Standardform von kristallener Tonerde ist als Korund bekannt. Die Sauerstoff-Ionen bilden fast eine sechseckige Ende-gepackte Struktur mit Aluminiumionen, die zwei Drittel der octahedral Zwischenräume füllen. Jedes Al Zentrum ist octahedral. In Bezug auf seine Kristallographie nimmt Korund ein trigonal Gitter von Bravais mit einer Raumgruppe von R-3c (Nummer 167 in den Internationalen Tischen) an. Die primitive Zelle enthält zwei Formel-Einheiten von Aluminiumoxyd.

Tonerde besteht auch in anderen Phasen, nämlich γ-, δ-, η-, θ-, und χ-aluminas. Jeder hat eine einzigartige Kristallstruktur und Eigenschaften. Der so genannte β-alumina hat sich erwiesen, NaAlO zu sein.

Produktion

Aluminiumhydroxyd-Minerale sind der Hauptbestandteil von Bauxit, das Haupterz von Aluminium. Eine Mischung der Minerale umfasst Bauxiterz, einschließlich gibbsite (Al (OH)), boehmite (γ-AlO (OH)), und diaspore (α-AlO (OH)), zusammen mit Unreinheiten von Eisenoxiden und Hydroxyd, Quarz und Tonmineralen. Bauxites werden in laterites gefunden. Bauxit wird durch den Prozess von Bayer gereinigt:

: AlO + 3 HO  2 Al (OH)

Abgesehen von SiO lösen sich die anderen Bestandteile von Bauxit in der Basis nicht auf. Nach der Entstörung der grundlegenden Mischung wird FeO entfernt. Wenn der geistige Getränk von Bayer abgekühlt wird, schlägt sich Al (OH) nieder, das Silikat in der Lösung verlassend. Der Festkörper wird dann (geheizt stark) kalziniert, um Aluminiumoxyd zu geben:

: 2 Al (OH)  AlO +

Die Produkttonerde neigt dazu, mehrphasig zu sein, d. h., aus mehreren Phasen von Tonerde aber nicht allein Korund bestehend. Der Produktionsprozess kann deshalb optimiert werden, um ein maßgeschneidertes Produkt zu erzeugen. Der Typ der Phase-Gegenwart, betrifft zum Beispiel, die Löslichkeit und Porenstruktur des Tonerde-Produktes, das abwechselnd die Kosten der Aluminiumproduktions- und Verschmutzungskontrolle betrifft.

Bekannt als alundum (in der verschmolzenen Form) oder aloxite im Bergwerk, keramisch, und Material-Wissenschaftsgemeinschaften, findet Tonerde breiten Gebrauch. Die jährliche Weltproduktion von Tonerde ist etwa 45 Millionen Tonnen, von denen mehr als 90 % in der Fertigung von Aluminiummetall verwendet werden. Der Hauptgebrauch von Spezialisierungsaluminiumoxyden ist in refractories, Keramik, und dem Polieren und den abschleifenden Anwendungen. Große Tonnage wird auch in der Fertigung von zeolites, Überzug titania Pigmente, und als ein Feuerdämpfungsmittel des Verzögerungsmittels/Rauchs verwendet.

Anwendungen

Die große Mehrheit von Tonerde wird für die Produktion von Aluminium gewöhnlich durch den Saal-Prozess verbraucht.

Als ein Füller

Ziemlich chemisch träge und weiß seiend, ist Tonerde ein begünstigter Füller für Plastik. Tonerde ist eine allgemeine Zutat in sunscreen und ist manchmal in der Kosmetik wie Erröten, Lippenstift und Nagellack da.

Als eine Katalysator- und Katalysator-Unterstützung

Tonerde katalysiert eine Vielfalt von Reaktionen, die industriell nützlich sind. In seiner größten Skala-Anwendung ist Tonerde der Katalysator im Prozess von Claus, um Wasserstoffsulfid-Verschwendungsbenzin in den elementaren Schwefel in Raffinerien umzuwandeln. Es ist auch für Wasserentzug von alcohols zu alkenes nützlich.

Tonerde dient als eine Katalysator-Unterstützung für viele Industriekatalysatoren, wie diejenigen, die in der Hydroentschwefelung und einem Ziegler-Natta polymerizations verwendet sind. Zeolites werden von Tonerde erzeugt.

Gasreinigung und verwandte Absorptionsanwendungen

Tonerde wird weit verwendet, um Wasser von Gasströmen zu entfernen. Andere Hauptanwendungen werden unten beschrieben.

Als ein Poliermittel

Aluminiumoxyd wird für seine Härte und Kraft verwendet. Es wird als ein Poliermittel, einschließlich als ein viel weniger teurer Ersatz für den Industriediamanten weit verwendet. Viele Typen von Sandpapier verwenden Aluminiumoxydkristalle. Außerdem machen seine niedrige Hitzeretention und niedrige spezifische Hitze sie hat weit in Schleifoperationen, besonders Abkürzungswerkzeuge verwendet. Als das pulverige abschleifende Mineral aloxite ist es ein Hauptbestandteil zusammen mit der Kieselerde der im Billard verwendeten Stichwort-Tipp-"Kreide". Aluminiumoxydpuder wird in etwas Polieren der CD/DVD und Kratzer-Reparaturwerkzeugen verwendet. Seine glänzend werdenden Qualitäten sind auch hinter seinem Gebrauch in der Zahnpasta. Tonerde kann als ein Überzug auf Aluminium durch das Eloxieren oder durch die elektrolytische Plasmaoxydation angebaut werden (sieh die "Eigenschaften" oben). Sowohl seine Kraft als auch abschleifende Eigenschaften entstehen aus der hohen Härte (9 auf der Skala von Mohs der Mineralhärte) Aluminiumoxyds.

Als ein Wirkungspigment

Aluminiumoxydflocken sind Grundmaterial für Wirkungspigmente. Diese Pigmente werden für dekorative Anwendungen z.B in der selbstfahrenden oder kosmetischen Industrie weit verwendet. Sieh Hauptwirkungspigment des Artikels Alumina.

Nische-Anwendungen und Forschungsthemen

In der Beleuchtung wird durchsichtige Tonerde in einigen Natriumsdampf-Lampen verwendet. Aluminiumoxyd wird auch in der Vorbereitung von Überzug-Suspendierungen in Kompaktleuchtstofflampen verwendet.

In Chemie-Laboratorien ist Tonerde ein Medium für die Chromatographie, die im grundlegenden (pH 9.5), acidic (pH 4.5 wenn in Wasser) und neutrale Formulierungen verfügbar ist.

Gesundheit und medizinische Anwendungen schließen es als ein Material im Hüfte-Ersatz ein.

Ebenso wird es als ein dosimeter für den Strahlenschutz und Therapie-Anwendungen für seine optisch stimulierten Lumineszenz-Eigenschaften verwendet.

Aluminiumoxyd ist ein elektrischer Isolator, der als ein Substrat (Silicon_on_sapphire) für einheitliche Stromkreise sondern auch als Quant tunneling Barriere-Filme für die Herstellung verwendet ist, Geräte wie einzelne Elektrontransistoren superzuführen und Quant-Einmischung (TINTENFISCH) Geräte superzuführen.

Die Isolierung für Hoch-Temperaturbrennöfen wird häufig von Aluminiumoxyd verfertigt. Manchmal hat die Isolierung unterschiedliche Prozentsätze der Kieselerde abhängig von der Temperaturschätzung des Materials. Die Isolierung kann in Decke, Ausschuss, Ziegel und losen Faser-Formen für verschiedene Anwendungsvoraussetzungen gemacht werden.

Kleine Stücke von Tonerde werden häufig verwendet, weil das Kochen in Chemie beisteuert.

Es wird auch verwendet, um Zündkerze-Isolatoren zu machen.

Das Verwenden eines Plasmasprays geht in einer Prozession und gemischt mit titania, es wird auf die Bremsen-Oberfläche von einigen Aluminiumrad-Rändern angestrichen, um Abreiben und Verschleißfestigkeit zur Verfügung zu stellen.

Siehe auch

• Charged Aerosol Release Experiment (CARE)
• Korund
• Liste von Tonerde-Raffinerien

• Das Mikroziehen Unten

• Rubin
• Saphir
• Durchsichtige Tonerde

Links