Oxidul de aluminiu (Al2O3): Structura chimică, utilizările, proprietățile

Oxidul de aluminiu (Al2O3 cu formula chimică), denumit și alumină, oxid de aluminiu, corindon sau trioxid de aluminiu, este un oxid de metal care este produs din reacția dintre un metal și oxigen (O). Este, de asemenea, cunoscut ca oxid de bază, pentru ușurarea formării de hidroxizi atunci când reacționează cu apa.

Acest lucru se datorează faptului că aluminiul care se află în familia IIIA a mesei periodice are tendința de a da electronii ultimului nivel de energie. Această tendință se datorează caracterului său metalic și electronegativității scăzute (1, 61 pe scara Pauling), care îi conferă proprietăți electropozitive și o transformă într-un cation.

Dimpotrivă, oxigenul este nemetalic și este mai electronegativ datorită electronegativității ridicate (3, 44 pe scara Pauling). Prin urmare, tinde să stabilizeze energia electronică a ultimului său nivel prin acceptarea electronilor, ceea ce îl face un anion.

Legăturile formate sunt legături puternice, ceea ce conferă oxidului de aluminiu o mare rezistență. În natură, aluminiul nu este găsit în formă nativă, cum ar fi aurul, argintul, cuprul, sulful și carbonul (diamantul).

Acest lucru înseamnă că aluminiul nu este combinat cu alt element; Acest metal este amestecat cu compuși de formare a oxigenului, cum ar fi corundul sau smirna, care sunt compuși foarte rezistent și abrazivi.

Formula și structura chimică

Formula moleculară: Al2O3

Proprietăți fizice

- Este disponibil în comerț sub formă de pulbere albă, inodor și netoxic.

- Ca compus mineral, corespunde grupului de hematiți. Este un material foarte dur, care are rezistență mare la uzură, deci este folosit ca material abraziv.

- Conduce electricitatea cu ușurință și este, de asemenea, un bun conductor termic.

- Este rezistent la reacții cu acizi și baze la temperaturi ridicate.

- Poate apărea în diferite culori: roșu sau rubin (unde ionii de aluminiu au fost înlocuiți cu Cr3 +), galben, roz, albastru safir, violet, verde, gri și chiar incolor.

- Luminozitatea sa este vitrioasă sau adamantină (diamant)

- Are o dungă albă foarte delicată datorită durității sale.

- duritatea sa în scara lui Mohs este de 9. Aceasta înseamnă că poate zgâria alte minerale cu duritate mai mică decât ea; cu toate acestea, nu poate zgâria diamantul care are o duritate de 10 pe aceeași scară.

- Densitatea sa este de 3, 96 g / cm3

- Greutatea sa moleculară (masa molară) este de 101, 96 g / mol.

- Punctul său de topire este 2040 ° C.

- Punctul de fierbere este de 2977 ° C.

- Este insolubil în apă.

Proprietăți chimice

Oxidul de aluminiu nu reacționează cu apa decât dacă este în prezența unei baze puternice.

Cu toate acestea, atunci când reacționează cu acizi se comportă ca și cum ar fi o bază:

De asemenea, prezintă proprietăți ale acidului atunci când reacționează cu baze:

Deși nu se formează apă în această reacție, se consideră acidă deoarece Al2O3 neutralizează NaOH. Prin urmare, Al2O3 este clasificat ca un oxid amfoteric deoarece are atât proprietăți acide, cât și bazice.

În formarea alchenelor și a cicloalcenelor, una dintre formele cele mai utilizate în industrie și laborator este prin deshidratarea alcoolilor.

Pentru aceasta, vaporii de alcool circulă pe un catalizator fierbinte de alumină sau oxid de aluminiu (Al2O3); în acest caz se consideră acid Lewis.

aplicații

- Alumina este utilizată în industrie pentru obținerea aluminiului.

- Este folosit ca material ceramic pentru rezistența ridicată la coroziune la temperaturi ridicate și uzură.

- Se utilizează ca izolație termică, în special în celulele electrolitice.

- Are capacitatea de a absorbi apa, ceea ce îl face adecvat pentru a fi folosit ca agent de uscare.

- Se utilizează ca agent catalitic în reacțiile chimice

- datorită stabilității sale termice ridicate, este folosit ca oxidant în reacțiile chimice care se desfășoară la temperaturi ridicate.

- Previne oxidarea terminalelor catodice și anodice într-o celulă electrolitică.

- Datorită marii sale durități și rezistenței, este folosit în stomatologie pentru prepararea pieselor dentare.

- Este un bun izolator electric în bujiile vehiculelor care lucrează cu benzină.

- Este utilizat pe scară largă în fabricarea de bile pentru prepararea ceramicii și a emailurilor.

- datorită greutății sale ușoare, în procesele de inginerie este folosit pentru a face avioane.

- Din cauza punctului său de fierbere ridicat, este folosit pentru a realiza unelte de bucătărie, cum ar fi tigăi și tigăi refractare.

- Se folosește în instrumentația mașinilor de testare termică.

- În industria electronică se utilizează la fabricarea componentelor pasive pentru interconectarea electrică și la fabricarea rezistențelor și condensatoarelor.

- Se folosește la fabricarea umpluturilor pentru sudare.

- Oxidul de aluminiu este utilizat pentru acoperirea oxidului de titan (pigmentul folosit pentru vopsele și hârtie din plastic). Acest lucru previne reacțiile dintre mediul înconjurător și acest tip de pigmenți, care nu se descompune sau nu se oxidează.

- Este folosit ca abraziv în pastele de dinți.

- Se utilizează la hemodializă.

- Ca aditiv în industria alimentară, deoarece este utilizat ca agent de dispersie.

- Este un agent antiperspirant de deodorante.

- Oxidul de aluminiu a fost folosit ca material ortopedic. Deoarece este un material inert și poros, îl face potrivit pentru utilizare în acest tip de implant. Aceste implanturi permit o creștere fibrovasculară, motiv pentru care fibroblastele și osteoblastele proliferează rapid în acest material.

- Implantul bioceramic este fabricat din alumină. Este ușor și are o structură uniformă a porilor foarte bine interconectată între ele. Structura microcristalină este mai fină decât suprafața aspră. Prezintă mai puțină inflamabilitate după o perioadă postoperatorie comparativ cu alte materiale utilizate pentru implanturi.

- fulgii de oxid de aluminiu produc efecte reflexive în interiorul vopselelor utilizate pentru automobile.

- În unele rafinării, oxidul de aluminiu este utilizat pentru a transforma gazele toxice ale hidrogenului sulfurat în sulf elementar.

- Forma de alumină numită alumină activată are avantaje deosebite în tratarea apelor reziduale, cum ar fi acviferele datorită capacității sale de a adsorbi mulți poluanți nocivi în mediul înconjurător, precum și de a filtra materialele reziduale care sunt dizolvate în apă și care este mai mare decât porii foilor de alumină.