Физические свойства оксид алюминия – Оксид алюминия, свойства, получение, химические реакции

Алюминия оксид Википедия

Оксид алюминия
Общие
Сокращения	Корунд
Хим. формула	Al2O3
Физические свойства
Состояние	кристаллическое
Молярная масса	101,96 г/моль
Плотность	3,99 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	2044 °C
Т. кип.	2980[1] °C
Энтальпия образования	−1675,7 кДж/моль
Давление пара	0 ± 1 мм рт.ст.[2]
Классификация
Рег. номер CAS	1344-28-1
PubChem	9989226
Рег. номер EINECS	215-691-6
SMILES	[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3]
InChI	1S/2Al.3O/q2*+3;3*-2PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N
RTECS	BD1200000
ChEBI	30187
ChemSpider	8164808
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Окси́д алюми́ния Al₂O₃ — бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе распространён как основная составляющая часть глинозёма^[3], нестехиометрической смеси оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д.

Содержание

• 1 Свойства
  • 1.1 Плотность
  • 1.2 Основные модификации оксида алюминия
• 2 Получение
• 3 Применение
• 4 Литература
• 5 См. также
• 6 Ссылки

ru-wiki.ru

Оксид алюминия — Википедия. Что такое Оксид алюминия

Окси́д алюми́ния Al₂O₃ — бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе распространён как основная составляющая часть глинозёма^[3], нестехиометрической смеси оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д.

Свойства

Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Является диэлектриком^[4][5][6], но некоторые^[7][8] исследователи считают его полупроводником n-типа. Диэлектрическая проницаемость 9,5—10. Электрическая прочность 10 кВ/мм.

Плотность

Модификация	Плотность, г/см3
α-Al2O3	3,99[2]
θ-Al2O3	3,61[3]
γ-Al2O 3	3,68[4]
κ-Al2O3	3,77[5]

Основные модификации оксида алюминия

В природе можно встретить только тригональную α-модификацию оксида алюминия в виде минерала корунда и его редких драгоценных разновидностей (рубин, сапфир и т. д.). Она является единственной термодинамически стабильной формой Al₂O₃. При термообработке гидроксидов алюминия около 400 °С получают кубическую γ-форму. При 1100—1200 °С с γ-модификацией происходит необратимое превращение в α-Al₂O₃, однако скорость этого процесса невелика, и для завершения фазового перехода необходимо либо наличие минерализаторов, либо повышение температуры обработки до 1400—1450 °С^[9].

Известны также следующие кристаллические модификации оксида алюминия: кубическая η-фаза, моноклинная θ-фаза, гексагональная χ-фаза, орторомбическая κ-фаза. Спорным остаётся существование δ-фазы, которая может быть тетрагональной или орторомбической

[9]^[10].

Вещество, иногда описываемое как β-Al₂O₃, на самом деле представляет собой не чистый оксид алюминия, а ряд алюминатов щелочных и щёлочноземельных металлов со следующими общими формулами: MeO·6Al₂O₃ и Me₂O·11Al₂O₃, где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция и т. д., а Ме₂О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов. При 1600—1700 °С β-модификация разлагается на α-Al₂O₃ и оксид соответствующего металла, который выделяется в виде пара.

Получение

Получают из бокситов, нефелинов, каолина, алунитов алюминатным или хлоридным методом. Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал.

3Cu2O + 2Al →1000 ∘C 6Cu + Al2O3{\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O\ +\ 2Al\ {\xrightarrow {1000\ ^{\circ }C}}\ 6Cu\ +\ Al_{2}O_{3}}}}

Плёнки оксида алюминия на поверхности алюминия получают электрохимическими или химическими методами. Так, например, получают диэлектрический слой в алюминиевых электролитических конденсаторах. В микроэлектронике также применяется эпитаксия оксида алюминия, которая многими учёными считается перспективной, например, в изоляции затворов полевых транзисторов.^[5][6]

Применение

Оксид алюминия (Al₂O₃), как минерал, называется корунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называется рубином, синий, традиционно — сапфиром. Согласно принятым в ювелирном деле правилам, сапфиром называют кристаллический α-оксид алюминия любой окраски, кроме красной. В настоящее время кристаллы ювелирного корунда выращивают искусственно, но природные камни всё равно ценятся выше, хотя по виду не отличаются. Также корунд применяется как огнеупорный материал. Остальные кристаллические формы используются, как правило, в качестве катализаторов, адсорбентов, инертных наполнителей в физических исследованиях и химической промышленности.

Керамика на основе оксида алюминия обладает высокой твёрдостью, огнеупорностью и антифрикционными свойствами, а также является хорошим изолятором. Она используется в горелках газоразрядных ламп, подложек интегральных схем, в запорных элементах керамических трубопроводных кранов, в зубных протезах и т. д.

Так называемый β-оксид алюминия в действительности представляет собой смешанный оксид алюминия и натрия. Он и соединения с его структурой вызывают большой научный интерес в качестве металлопроводящего твёрдого электролита.

γ-Модификации оксида алюминия применяются в качестве носителя катализаторов, сырья для производства смешанных катализаторов, осушителя в различных процессах химических, нефтехимических производств (ГОСТ 8136-85).

Литература

1. Pillet, S.; Souhassou, M.; Lecomte, C.; Schwarz, K. и др. Acta Crystallograica A (39, 1983-) (2001), 57, 209—303
2. Husson, E.; Repelin, Y. Europen Journal of Solid State Inogranic Chemistry
3. Gutierrez, M.; Taga, A.; Johansson, B. Physical Review, Serie 3. B — Condensed Matter (18, 1978-) (2001), 65, 0121011-0121014
4. Smrcok, L.; Langer, V.; Halvarsson, M. Ruppi, S. Zeitschrift fuer Kristallographie (149, 1979-) (2001), 216, 409—412

См. также

Ссылки

Примечания

wiki.sc

Реферат по химии «оксид алюминия»

Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 325

Фрунзенского района Санкт-Петербурга

РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ

«ОКСИД АЛЮМИНИЯ»

Работу выполнила ученица 9 «А»

Ершова Мария

Научный руководитель:

Рогова Е. В.

Научный консультант:

Головко Н. В.

Санкт-Петербург

2011г.

Содержание

1. 
   Введение……………………………………………………….3
   
2. 
   Содержание в природе………………………………………..4
   
3. 
   Драгоценные камни и их образование……………………….6
   
   0. 
      Корунд..………………………………………………….……..6
      
   1. 
      Сапфиры………………………………………………………..7
      
   2. 
      Рубины…………………………………………………….……8
      
4. 
   Физические свойства……………………………………….…..9
   
5. 
   Химические свойства ………………………………………………10
   
6. 
   Применение……………………..………………………..…..12
   
   0. 
      Получение алюминия…………………………………….…..12
      
   1. 
      Использование физических свойств Al₂O₃……………………15
      
7. 
   Заключение……………………………………………….…….17
   
8. 
   Информационные источники…………………………..……..18
   

Введение

Драгоценности – это символ особого статуса, они украшают короны королей, как наглядное напоминание богатства и процветания того, кто их носит, а также и тех, кто это видит.

Знахари и целители приписывают некоторым драгоценным камням магическую силу. Легенды о знаменитых камнях, о счастье и бедах, которые они принесли своим владельцам, завораживают наше воображение.

Драгоценные камни – это именно сокровища. Их уникальные свойства ценились во все времена и по всему миру. Ценятся они, и по сей день. Возможно, внимание того, кто впервые поднял драгоценный камень, привлекла его яркая окраска или кристаллическая форма, а может быть, и цвет породы, в которую он был заключен.

Разнообразие цветов корунда зачаровывает и привлекает большинство людей, в особенности дам.

Чистый корунд бесцветен. Однако корунды используют не только, как драгоценность, есть еще множество применений этого минерала. А точнее то, из чего он состоит.

Цель работы: проанализировать свойства оксида алюминия и его применение в промышленности и в быту.

Задачи:

1. 
   Проанализировать литературу по теме «Оксид алюминия»
   
2. 
   Изучить исторический аспект явления вещества.
   
3. 
   Изучить применение оксида алюминия.
   
4. 
   Сделать выводы данной теме.
   

Содержание в природе

По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых! Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др. Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них – алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора.

Соединения алюминия были известны человеку с древних времён. Одними из них являлись вяжущие вещества, к которым относятся алюмо-калиевые квасцы КAl(SO₄)₂. Они находили широкое применение. Использовались в качестве протравы и как средство, останавливающее кровь. Пропитка древесины раствором алюмокалиевых квасцов делало её негорючей. Известен интересный исторический факт. Архелай, полководец из Рима, во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Персам так и не удалось сжечь их.

При выветривании алюмосиликатов образуется глина, основу которой составляет минерал каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. Химический состав глин колеблется в широких пределах, и входящие в состав глин оксиды по разному влияют на процесс получения конечные свойства керамики. Оксид алюминия (глинозем – А1

20₃) при повышенном его количестве в глине приводит к увеличению температуры обжига и интервала спекания. А изделия с низким содержанием глинозема обладают невысокой прочностью. Примеси железа обычно окрашивают глину в бурый цвет, но встречаются и белая глина – каолин, которую применяют для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий.

Глинозём, Аl₂О_з — белое кристаллическое веществово, нерастворимое в воде, t_пл =2050^оС. Встречается в природе в виде минералов — корунда (бесцветный), рубина (красный), сапфира (синий). О корунде мы будем говорить в следующей главе.

Важнейший минерал алюминия – боксит, Al₂O₃·xH₂O. Крупнейшие месторождения боксита находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке; промышленная добыча ведется и в других странах. Боксит (фр. bauxite) (по названию местности Baux на юге Франции) — алюминиевая руда, сырьё для получения глинозёма и глинозёмосодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40 % до 60 % и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии.

Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов — главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины.

(Алунит, квасцовый камень (фр. alunite — квасцы) — минерал состава K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*4Al(OH)₃ или KAl₃(SO₄)₂(OH)₆. Цвет белый, серый.

Нефелин (элеолит) — породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO

4.)

Образование драгоценных камней

Семейство корундов, к которому принадлежит рубин и сапфир, имеет очень простую химическую формулу — Al₂O₃: в молекуле корунда содержится два атома алюминия и три атома кислорода.

Чистый корунд — бесцветное вещество, но в природе редко образуются идеальные драгоценные камни, и обычно корунд бывает окрашен. Хром и ванадий – это те самые акцессорные элементы, которые придают рубину характерный для него красный цвет; синий сапфир обязан своим цветом железу и титану, а зеленый, желтый и розовый сапфиры – другим сочетаниям элементов-спутников.

Корунд

Название «корунд» происходит от древних названий этого минерала: от тамильского kurundam и kurund на хинди.

Древние греки добывали корунд на острове Наксос в Эгейском море, и в наше время Наксос остается основным поставщиком абразивного наждака, используемого в промышленности в виде порошка

, в быту мы встречаемся с ним в виде пилок для ногтей.

Чистый корунд бесцветен, сегодня он используется, как декоративный камень, в производстве часов, и как абразивный материал.

Месторождение корунда есть во многих странах мира.

Сапфиры

Вбыту слово «сапфир» ассоциируется исключительно с синими камнями. Традиционные цвета сапфиров – от бледно-голубого до глубокого синего (индиго). Сапфиры других цветов обычно называют «фантазийными апфирами», и среди них встречаются черные, фиолетовые, зеленые, темно-серые, желтые, оранжевые и белые. Сапфиры, как драгоценные камни получили признание еще в VIII веке до н.э. Правители древней Персии полагали, что небо голубое потому, что в нем отражаются сапфиры. Разными оттенками сапфиры обязаны примесям железа и титана, причем встречаются полосатые и пятнистые камни. Включения, присутствующие в сапфирах отражают свет, в результате чего возникает эффект, получивший название «шелк»

. Самая прозрачная и бесцветная разновидность сапфира называется лейкосапфир.

Обычно сапфиры находят в виде кристаллов, имеющих таблитчатую пирамидальную или ромбоэдрическую форму, а также форму бочонка. Для сапфиров характерно повторяющееся двойникование. Всем сапфирам присущ плеохроизм: стоит камень повернуть, как его цвет меняется.

Звездчатыми называют такие камни, в которых несколько включений рутила, похожих на тонкие иглы, так отражают свет, что возникает мерцающая шестиконечная звезда. Этот эффект называется астеризмом.

Самые ценные сапфиры добываются в Кашмире. Эти сапфиры обладают богатым бархатным блеском.

С 1902 года стали выпускать синтетические сапфиры, полученные из расплава оксида алюминия с добавлением титана.

Сапфир-падпарадша

Падпарадша – чрезвычайно редкая разновидность сапфира нежного розовато-оранжевого цвета, что объясняется наличием небольших количеств хрома, железа и ванадия. Название происходит от сингальского padmaragaya, что значит «цвет лотоса».

Самый дорогой камень из всех сапфиров. Добывают его в Шри-Ланка.

Рубины

Рубины – чрезвычайно редкие драгоценные камни. Известны рубины разных оттенков красного цвета – от розоватого до коричневато-красного. Интенсивность красного цвета зависит от количества хрома, усиливающего цвет. Коричневатый оттенок рубина свидетельствует о присутствии в них железа. Название происходит от латинского слова ruber , что значит «красный».

Рубины упоминаются еще в Библии. В Шри-Ланке их добычей занимаются более двух с половиной тысяч лет, а в Бирме с VI века.

Рубины встречаются в кристаллической известняке вместе со слюдой графитом, пирротитом и т. д.

Рубин- твердый камень, но двойниковые кристаллы ломаются довольно легко .

В 1902 году французский химик Огюст Вернейль разработал способ получения синтетических рубинов из оксида алюминия и красящего вещества.

Физические свойства

O=Al-O-Al=O

Оксид алюминия Al₂O₃ – белый тугоплавкий порошок, температура плавления 2044°С, температура кипения 3530°С, плотность 4 г/см3, по твердости близок к алмазу. Известно несколько кристаллических форм оксида алюминия, до 2044°С стабильна кристаллическая модификация α-Al₂O₃ – корунд.

Его кристаллическая структура представляет собой двухслойную плотнейшую шаровую упаковку из ионов кислорода, в октаэдрических пустотах которой размещены ионы алюминия, решетка ромбоэдрическая.

Химические свойства Al₂O₃

На воздухе алюминий покрывается тончайшей, но очень плотной плёнкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления. В связи с этим поверхность его обычно имеет не блестящий, а матовый вид.

Образующаяся на поверхности алюминия в атмосферных условиях плёнка оксида имеет обычно толщину менее 1 нм, но очень прочно связана с металлом. Искусственно получаемые действием окислителей плёнки значительно толще. Хорошая защитная плёнка может быть получена, например, погружением алюминия в раствор, содержащий 20 % Na₂SO₄ и 10 % HNO₃. С помощью подобранных наполнителей таким плёнкам можно придавать различную окраску.

Напротив, после контакта алюминия с раствором HgCl₂ плёнка эта становится столь рыхлой, что уже не защищает металл от дальнейшего окисления. В результате он быстро обрастает “бородой” из водного оксида (Al₂O₃·xH₂O) и постепенно окисляется нацело. Получившийся водный оксид, и сам по себе и после обезвоживания нагреванием, обладает высокой сорбционной активностью.

При нагревании стойкость оксидной плёнки значительно снижается. Особо следует отметить возможность заметной растворимости алюминия при кипячении его с разбавленными растворами некоторых органических кислот.

Лёгкость растворения алюминия в сильных щелочах обусловлена снятием с него защитной оксидной плёнки по схеме:

Al₂O₃ + 2КOH^— + 3 H₂O = 2К[Al(OH)₄].

Al₂O₃ + 2 OH^— + 3 H₂O = 2 Al(OH)₄^—

Так как в ряду напряжений Al стоит значительнее левее водорода, обнажение чистой поверхности металла тотчас сопровождается реакциями по схемам:

2Al + 6H⁺·(из воды) = 2Al⁺³ + 3H₂ и 2Al⁺³ + 8 OH^— = 2Al(OH)₄^—.

Равновесие первой из них всё время смещается вправо за счёт второй. Аналогично протекает растворение в щелочах и других активных металлов, гидроксиды которых амфотерны (Sn, Zn и т. п.).

Оксид алюминия представляет собой белую очень тугоплавкую и нерастворимую в воде массу. Природный Al₂O₃ (минерал корунд), а также получаемый искусственно и затем сильно прокаленный, отличается большой твёрдостью и нерастворимостью в кислотах.

Оксид алюминия — амфотерный оксид с преобладанием основных свойств; с водой не реагирует.

1. Реагирует с кислотами и растворами щелочей:

а. Как основной оксид:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

б. Как кислотный оксид:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

2) Сплавляется со щелочами или карбонатами щелочных металлов:

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂ (алюминат натрия) + CO₂

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O

Al₂O₃+2KOH = 2KAlO₂ (метаалюминат K) + H₂O

Сплавляя Al₂O₃ со щелочами, получают высокомолекулярные метааоксоалюминаты.

В алюмосиликатах алюминий играет такую же роль, как кремний: оба эти элемента образуют смешанное соединение – алюминат-силикат.

Кристаллические модификации Al₂O₃ химически очень стойки, не взаимодействуют с водой и кислотами. В растворимое состояние оксид (сесквиоксид) алюминия можно перевести сплавлением со щелочами или K₂S₂O₇ по реакциям:

Al₂O₃ + 2 NaOH = H₂O­ + 2 NaAlO₂

Al₂O₃ + 3 K₂S₂O₇ = Al₂(SO₄)₃ + 3 K₂SO₄.

Применение Al₂O₃

1. Оксид алюминия — сырьё для получения алюминия; производится из алюминийсодержащих руд, преим. бокситов. Также алюминий получают из нефелинов, каолина, алунитов алюминатным или хлоридным методом. Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал.

Первые попытки получить алюминий были сделаны только в середине XIX века. Попытка, предпринятая, датским учёным Х.К.Эрстедом увенчалась успехом. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда выяснить так и не удалось. Через некоторое время, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием.

Многие годы труда немецкого ученого не прошли даром. За 20 лет он сумел приготовить гранулированный металл. Он оказался похожим на серебро, но был значительно легче его. Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота. Поэтому многие-многие годы алюминий использовался как музейный экспонат.

Около 1807 г. Дэви попытался провести электролиз глинозема, получил металл, который был назван алюмиумом (Alumium) или алюминумом (Aluminum), что в переводе с латинского — квасцы.

Получение алюминия из глин интересовало не только ученых-химиков, но и промышленников. Алюминий очень тяжело было отделить от других веществ, это способствовало тому, что он был дороже золота. В 1886 году химиком Ч.М. Холлом был предложен способ, который позволил получать металл в больших количествах. Проводя исследования, он в расплаве криолита AlF₃•nNaF растворил оксид алюминия. Полученную смесь поместил в гранитный сосуд и пропустил через расплав постоянный электрический ток. Он был очень удивлен, когда через некоторое время на дне сосуда он обнаружил бляшки чистого алюминия. Этот способ и в настоящее время является основным для производства алюминия в промышленных масштабах. Полученный металл всем был хорош, кроме прочности, которая была необходима для промышленности. И эта проблема была решена. Немецкий химик Альфред Вильм сплавил алюминий с другими металлами: медью, марганцем и магнием. Получился сплав, который был значительно прочнее алюминия. В промышленных масштабах такой сплав был получен в немецком местечке Дюрене. Это произошло в 1911 году. Этот сплав был назван дюралюминием, в честь городка.

В промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al₂O₃ в расплавленном криолите Na₃AlF₆ . Процесс ведут при температурах около 1000 °С в специальных электрических печах. Электролиз Al₂O₃ можно представить следующей условной схемой. В растворе оксид диссоциирует на ионы

Al₂O₃ ↔Al³⁺+AlO^3-₃

На катоде разряжаются ионы Al³⁺: Al³⁺+3e^—=Al⁰

На аноде происходит процесс: 4AlO^3-₃ – 12e^—=2Al₂O₃+3O₂

На аноде выделяется кислород, а на катоде — жидкий алюминий. Последний собирается на дне печи, откуда его периодически и выпускают. Катодом служит корпус элекролизера, на котором выделяется жидкий алюминий. На графитовом аноде выделяется кислород, который окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания анода его наращивают. Поскольку жидкий алюминий имеет более высокую плотность, чем расплав, он собирается на дне элекролизера.

Очистка алюминия от примесей трудна, поэтому необходимо, чтобы чисты были сами исходные материалы для его получения. Криолит обычно готовят искусственно путём совместного растворения Al(OН)₃ и соды в плавиковой кислоте по реакции:

3 Na₂CO₃ + 2 Al(OH)₃ + 12 HF = 2 Na₃AlF₆ + 3 CO₂ + 9 H₂O.

Природные бокситы, в состав которых входит 50-60 % Al₂O₃ и ряд примесей (SiO₂, Fe₂O₃ и др), подвергаются предварительной химической переработке с целью выделения из них достаточно чистого сесквиоксида алюминия (содержащей не более 0,2 % SiO₂ и 0,04 % Fe₂O₃). Методы такой переработки сильно зависит от состава исходного боксита и довольно сложны.

Печь для выплавки алюминия состоит из железного ящика, внутренние стенки и дно которого выложены теплоизолирующим слоем из огнеупорных материалов и поверх него — толстой угольной обкладкой, служащей при электролизе катодом. В качестве анода применяется массивный угольный электрод. Процесс ведут при температуре около 960 °С, напряжении около 5 В и силе тока около 140 тыс. А. Выделяющийся кислород образует с углём анода CO и CO₂. Параллельно за счёт незначительного выделения фтора получаются небольшие количества CF₄. Вследствие сгорания анода его приходится постепенно опускать вниз. Боковые стенки печи (и большая часть поверхности жидкости) покрыты твёрдой коркой электролита, препятствующий их разъединению выделяющимися у анода газами и предохраняющий расплав от охлаждения. Во время работы печи в неё периодически добавляется Al₂O₃ (и немного криолита), а расплавленный металл удаляется.

Выплавка алюминия весьма энергоемка: тонна металла требует затраты около 10 тыс. кВт·ч электроэнергии. Первичная его очистка осуществляется продувкой хлора. Продажный металл содержит обычно 99,7 % алюминия. Наряду с другими примесями (главным образом Si и Fe) в нём имеются и следы галия.
Постоянный и все возрастающий спрос на алюминий в 1980-е годы уже не мог удовлетворить запасы бокситов. По прогнозам ученых, к середине XXI столетия бокситовый источник начнет иссякать. Необходимо срочно найти другие виды сырья. Впервые в мировой практике, столкнувшийся с этой же проблемой, именно в СССР стали получать глинозем ( окись алюминия- Al₂O₃) из алунита – белых или серовато-желтых квасцов ( гидросульфатов калия и алюминия, содержащих до 37 % Al₂O₃).

2. Высокая прочность связи Al—O—Al и плотная кристаллическая структура предопределяют высокую температуру плавления (порядка 2050°С), твердость и огнеупорность оксида алюминия. Так, корунд по твердости уступает лишь алмазу и применяется в качестве абразивного материала в виде корундовых кругов и наждака. В качестве огнеупорного материала широко используется также искусственно, получаемый, из бокситов сильно прокаленный Al₂O₃ , называемый алундом. Благодаря высокой твердости, искусственно получаемые монокристаллы корунда (в частности рубины) используют как опорные камни в точных механизмах. Искусственные рубины используют в качестве квантовых генераторов (лазеры).

Обычно загрязнённый оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твёрдости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. п. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются оксидом алюминия, получаемым сплавлением боксита (техническое название — алунд).

Чистый оксид алюминия (т. пл. 2050, т. кип. 3500 °С) непосредственно используется в производстве зубных цементов. Так, порошок одного из видов высококачественного зубного цемента получается сплавлением при 700-800 °С и последующим измельчением тщательно приготовленной смеси следующего состава: 28,4 % Al₂O₃,^{20,9-SiO₂, 19,7-Na₂SiF₆, 19,0-CaSiF₆, 3,9-CaCO₃, 4,1-H₃PO₄, 4,0-H₃AsO₄. Жидкость для замешивания такого цемента представляет собой крепкий раствор Al(H₂PO₄)₃.}

Изделия из оксида алюминия обладают очень высокой механической прочностью и сохраняют её до 1800 °С. Исключительно велика и их химическая стойкость. Вместе с тем они хорошо проводят тепло и переносят температурные колебания. Напылением расплавленного оксида алюминия может быть создано эффективное защитное покрытие на металлах.

Сплавление равных по массе количеств Al₂O₃ и SiO₂ с последующим выдуванием их расплава было получено стекловолокно (“файберфракс”), характеризующееся высокой термической устойчивостью и большой устойчивостью к химическим воздействиям. Оно не изменяет свои свойства до 1250°С, плавится лишь выше 1600°С и особенно пригодно для изготовления теплоизоляционных материалов.

На основе корунда был сконструирован сверхпрочный искусственный камень — “микролит”. Он состоит из очень мелких (порядка микронов) зёрен корунда с небольшой добавкой связывающего стеклообразного материала. Микролитовые резцы сохраняют свою чрезвычайную твёрдость до 1200 °С и допускают поэтому очень большую скорость металлообработки.

На кристалле рубина была впервые (1960 г.) реализована идея оптического квантового генератора (“лазера”) — устройства, создающего направленный пучок монохроматического (т. е. имеющего одну определенную длину волны) излучения в видимой области спектра или вблизи неё. Действие лазера (как и родственного ему “мазера”, генерирующего аналогичный пучок коротких радиоволн) основано на выделение энергии за счёт одновременно происходящего определённого снижения энергетического уровня множества одинаковых частиц.

Заключение

Область применения оксида алюминия очень широка, увлекательная история его открытия начинается еще с древних времен. Еще в древнем Риме люди стремились узнать об этом веществе, узнавая все больше и больше о его свойствах. И уже сейчас существуют новые нано-технологии, в которых оксид алюминия играет главную роль. Возможно, в будущем с помощью этого вещества, будет разработана новая техника, появится еще один, а может и несколько видов драгоценных камней, полученных так же, как и ныне существующие, искусственным путем.

Информационные источники

1. Энциклопедия. Геология.М., «Аванта+»1995,с.304,306,357.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.М., «Высшая школа»1998.с.430-432.

3. Олдершоу.К. Атлас драгоценных камней.

4. Комкова Е.Г. Группа химических астероидов.М., «Просвещение» 1984.с.404,405

5.Сайт: http://schoolchemistry.by.ru Оксид Алюминия.

6.Сайт: http://www.alhimikov.net Алюминий.

dereksiz.org

АЛЮМИНИЯ ОКСИД • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 1. Москва, 2005, стр. 580

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: А. В. Беляков

АЛЮМИ́НИЯ ОКСИ́Д (гли­но­зём), Al₂O₃. Осн. кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ции: ром­боэд­ри­чес­кий α-Al₂O₃ (наи­бо­лее ста­биль­ная) и ку­би­чес­кий γ-Al₂O₃ (вы­ше 850 °C пе­ре­хо­дит в α-Al₂O₃). Аморф­ный Al₂O₃ – алю­мо­гель – по­лу­ча­ют обез­во­жи­ва­ни­ем ге­ля гид­ро­кси­да алю­ми­ния Al(OH)₃. В при­ро­де α-Al₂O₃ – бес­цвет­ный ми­не­рал ко­рунд, а так­же ок­ра­шен­ные кри­стал­лы – сап­фи­ры, ру­би­ны (ко­рунд с при­ме­ся­ми ок­си­дов др. ме­тал­лов). Плот­ность α-Al₂O₃ 3990 кг/м³, t_пл 2044 °C, t_кип 3530 °C, твёр­дость по Мо­осу 9, тепло­про­вод­ность плот­ной ке­ра­ми­ки 28 Вт/(м·К), удель­ное элек­трич. со­про­тив­ле­ние 10¹⁶–10¹⁸ Ом·м. По­лу­чен­ный при темп-ре вы­ше 1200 °C А. о. не­гиг­ро­ско­пи­чен, не­рас­тво­рим в во­де, ки­сло­тах, ще­ло­чах, рас­тво­рим в рас­пла­ве крио­ли­та; вы­ше 1000 °C с ще­ло­ча­ми и кар­бо­на­та­ми ще­лоч­ных ме­тал­лов об­ра­зу­ет алю­ми­на­ты. Вы­со­ко­дис­перс­ный γ-Al₂O₃ и алю­мо­гель гиг­ро­ско­пич­ны, про­яв­ля­ют ам­фо­тер­ные свой­ст­ва, реа­ги­ру­ют с ки­сло­та­ми и ще­ло­ча­ми.

А. о. по­лу­ча­ют из бок­си­тов (ре­же из не­фе­ли­нов, алу­ни­тов и др.). По спо­со­бу Бай­е­ра бок­си­ты вы­ще­ла­чи­ва­ют при темп-ре 225–250 °C с по­мо­щью NaOH, вы­де­ля­ют из рас­тво­ра Al(OH)₃, из ко­то­ро­го при про­ка­ли­ва­нии по­лу­ча­ют А. о., со­дер­жа­щий 15–60% α-Al₂O₃. Вы­со­ко­крем­ни­стое сы­рьё пе­ред вы­ще­ла­чи­ва­ни­ем спе­ка­ют с из­ве­стью и со­дой. А. о. при­ме­ня­ют в про­из-ве алю­миния, аб­ра­зи­вов, ог­не­упо­ров, тех­нич. ке­ра­ми­ки, ад­сор­бен­тов, ка­та­ли­за­то­ров и др.; мо­но­кри­стал­лы – в ла­зер­ной тех­ни­ке, ча­со­вой и юве­лир­ной пром-сти; по­ли­кри­стал­лич. во­лок­на и ни­те­вид­ные кри­стал­лы – в ка­че­ст­ве на­пол­ни­те­лей ком­по­зиц. ма­те­риа­лов, те­п­ло­изо­ля­ции.

bigenc.ru

Алюминий свойства оксида — Справочник химика 21

    Свойства оксида алюминия и его модификаций изучены детально (табл. 6). [c.94]

    ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ [c.119]

    Монокристаллические материалы составляют основу современной полупроводниковой и вычислительной техники, оптических квантовых генераторов, методов голографии. Искусственные монокристаллы получают различными способами из расплавов, рас-,1 . парообразной или твердой фазы. В первом твердотельном х /ооре, построенном в 1960 г., в качестве рабочего элемента использован монокристалл рубина. Рубин — это кристалл корунда (а-АЬОз), содержащий примеси ионов хрома, Сг+ . Присутствие ионов хрома придает кристаллам корунда красную окраску. В оптических квантовых генераторах (ОКГ) чаще всего применяют бледно-розовый рубин с содержанием хрома около 0,05%. При повышении количества хрома окраска становится уже ярко-красной, а в дальнейшем переходит в зеленую. Кристаллы рубина по своим физико-химическим свойствам в определенной степени уникальны и отвечают всем требованиям, предъявляемым к материалам для ОКГ. Они обладают высокой теплопроводностью, что позволяет избежать их саморазогрева во время работы, имеют высокую оптическую и механическую однородность, исключающую паразитное поглощение и рассеяние энергии, обладают высокой термической, механической и химической стойкостью. Монокристалл рубина для ОКГ должен быть длиной от 50 до 300 мм и диаметром 5—25 мм. Кристаллы такого размера получают синтетическим путем. Одним из наиболее распространенных методов синтеза монокристаллов рубина остается способ, предложенный в 1891 г. Вернейлем. Ультрадисперсный порошкообразный оксид алюминия, легированный оксидом хрома (1П), попадает в пламя кислородно-водородной горелки, где температура достигает 2000 °С, плавится и опускаете) на расплавленную верхнюю часть [c.158]

    Новый этап начался в 1949 г., когда был разработан процесс каталитического риформинга с широким применением бифункциональных катализаторов. Это послужило толчком для разработки процессов изомеризации парафиновых углеводородов при давлении водорода в паровой фазе, температурах 350-500 °С на окисных, сульфидных катализаторах и металлах VIH группы, нанесенных на носители, обладающие кислотными свойствами — оксид алюминия, промотированный фтором, и алюмосиликаты [5—9]. [c.5]

    Основные свойства оксида алюминия выражены сильнее, чем кислотные. [c.444]

    Амфотерными свойствами оксида алюминия пользуются при анализе полуторных оксидов (АЬОз) в почве, так как оксид алюминия в отличие от других полуторных оксидов растворяется в избытке щелочи. [c.173]

    В соответствии с номером группы основная степень окисления этих элементов +5, однако при нормальных условиях для ванадия стабильной является +4. В то время как у ванадия легко достигаются низшие степени окисления ( + 4, +3, -Ь2 конфигурации d (Р и Ф), ниобий обычным путем можно восстановить только до степени окисления +3 (опыт 2). Восстановление тантала в водном растворе вообще невозможно. Известны соединения с формальной степенью окисления -1 ([М(СО)б]-, где M=V, Nb, Та) и +1 ([У01руз]+, n- sHsM( 0)4, где M=Nb, Та) (табл. В.39). Низшие и дробные степени окисления этих элементов встречаются в соединениях, содержащих группы М (разд. 36.11.1). Химические свойства соединений ванадия (И) весьма напоминают свойства соединений цинка, а ванадия(1П)—титана(1П), железа(Ш) и алюминия. Донорные основные свойства оксидов ванадия ослабляются с увеличением формальной степени окисления. [c.612]

    Алюминий. Свойства-оксид алюминия-соли алюминия-алюмотермическая реакция-термитная смесь-получение алюминия-боксит-алюминат натрия-двойные соли-квасцы-ацетат алюминия [c.470]

    Указать способы получения и свойства оксидов и гидроксидов бора л алюминия. [c.256]

    Промотирование оксида алюминия фтором. Изучению физических и химических свойств оксида алюминия посвящены многочисленные исследования. Используемый при синтезе катализатора изомеризации у-оксид алюминия получается при дегидратации гидроксида типа бемит и рассматривается как дефектная шпинель, имеющая плотно упакованную решетку из кислородных ионов и ионов алюминия с координационными [c.43]

    Итак, молекулярные сита — это однороднопористые кристаллические структуры, состоящие из диоксида кремния, оксида алюминия и оксидов одно- или двухвалентного металла, природа, последнего определяет радиус пор и, следовательно, сорбционные свойства цеолита. Путем ионного обмена получают молекулярные сита с различными размерами пор. [c.171]

    Постепенному переходу от типично основных оксидов натрия и магния к амфотерным, или промежуточным (алюминия), и к кислотным оксидам фосфора, серы и хлора соответствует и повышение окислительного числа элементов, образующих оксиды. То же наблюдается при рассмотрении изменения свойств оксидов одного и того же элемента в разной степени окисления, как, например, в ряду оксидов марганца  [c.60]

    Кислотные свойства оксид и гидроксид алюминия проявляют в реакциях со щелочами в растворах  [c.227]

    Главы 6,7 посвящены следующим базисным группам тугоплавких неметаллических соединений — оксидам алюминия и кремния, для каждой из которых последовательно рассмотрены вопросы электронного строения и свойств кристаллических и аморфных состояний, модели фазовых переходов, изложены результаты исследований по воздействию на свойства оксидов примесей, дефектов, поверхностных состояний, приводятся сведения по принципам моделирования и обсуждаются конкретные результаты изучения межфазных границ и межзеренных областей. Анализ данных квантово-химических вычислений проведен в тесной взаимосвязи с экспериментальными сведениями по свойствам соответствующих материалов. [c.4]

    КИ алюминия служит бокситная руда — смесь гидратированных оксидов алюминия и железа, кремнезема, глины и диоксида титана. Перед тем как провести электролиз оксида алюминия, необходимо удалить из руды все остальные вещества. Для этого ее предварительно обрабатывают водным раствором гидроксида натрия. Благодаря амфотерным свойствам оксида алюминия при этом образуются алюминаты [c.448]

    Химический эксперимент, кроме того, дает возможность сделать вывод, установить закономерность на основе сравнения опытов. Например, исследуя свойства оксидов и гидроксидов элементов, составляющих III период (натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора и серы), учащиеся обнаруживают, что свойства соединении элементов, расположенных в порядке возрастания относительных атомных масс, постепенно меняются от ярко выраженных основных, через амфотерные до типично кислотных. [c.28]

    Амфотерная природа оксидов, нерастворимых в растворах кислот, и гидроксидов доказывается с помощью более сложн

www.chem21.info