Aluminiumoxid (Al2O3): Chemische Struktur, Verwendung, Eigenschaften
Aluminiumoxid (Al 2 O 3 der chemischen Formel), auch Aluminiumoxid, Aluminiumoxid, Korund oder Aluminiumtrioxid genannt, ist ein Metalloxid, das aus der Reaktion zwischen einem Metall und Sauerstoff (O) entsteht. Es ist auch als basisches Oxid bekannt, da es leicht Hydroxide bildet, wenn sie mit Wasser reagieren.
Dies liegt daran, dass das Aluminium in der IIIA-Familie des Periodensystems dazu neigt, die Elektronen des letzten Energieniveaus zu liefern. Diese Tendenz beruht auf seinem metallischen Charakter und seiner geringen Elektronegativität (1, 61 auf der Pauling-Skala), die ihm elektropositive Eigenschaften verleiht und es in ein Kation umwandelt.
Im Gegensatz dazu ist Sauerstoff ein Nichtmetall und aufgrund seiner hohen Elektronegativität (3, 44 auf der Pauling-Skala) elektronegativer. Daher tendiert es dazu, die elektronische Energie seines letzten Niveaus durch Aufnahme von Elektronen zu stabilisieren, wodurch es zu einem Anion wird.
Die gebildeten Bindungen sind starke Bindungen, was dem Aluminiumoxid eine große Festigkeit verleiht. In der Natur kommt Aluminium nicht in natürlicher Form wie Gold, Silber, Kupfer, Schwefel und Kohlenstoff (Diamant) vor.
Dies bedeutet, dass Aluminium mit keinem anderen Element kombiniert wird. Dieses Metall wird mit sauerstoffbildenden Verbindungen wie Korund oder Schmirgel gemischt, die hochbeständige und abrasive Verbindungen sind.
Formel und chemische Struktur
Summenformel: Al 2 O 3
Physikalische Eigenschaften
- Es ist als weißes Pulver im Handel erhältlich, geruchlos und ungiftig.
- Als mineralische Verbindung entspricht sie der Gruppe der Hämatite. Es ist ein sehr hartes Material mit hoher Verschleißfestigkeit, daher wird es als Schleifmittel verwendet.
- Es leitet leicht Strom und ist auch ein guter Wärmeleiter.
- Es ist beständig gegen Reaktionen mit Säuren und Basen bei hohen Temperaturen.
- Es kann in verschiedenen Farben erscheinen: rot oder rubinrot (wobei Aluminiumionen durch Cr3 + ersetzt wurden), gelb, pink, saphirblau, lila, grün, grau und sogar farblos.
- Seine Helligkeit ist glasartig oder Adamantin (Diamant)
- Es hat einen sehr feinen weißen Streifen aufgrund seiner Härte.
- Seine Härte in der Mohs-Skala beträgt 9. Dies bedeutet, dass es andere Mineralien mit geringerer Härte als diese zerkratzen kann. Der Diamant mit einer Härte von 10 auf derselben Skala kann jedoch nicht zerkratzt werden.
- Seine Dichte beträgt 3, 96 g / cm3
- Sein Molekulargewicht (Molmasse) beträgt 101, 96 g / mol.
- Sein Schmelzpunkt beträgt 2040 ° C.
- Sein Siedepunkt beträgt 2977 ° C.
- Es ist wasserunlöslich.
Chemische Eigenschaften
Aluminiumoxid reagiert nur in Gegenwart einer starken Base mit Wasser.
Wenn es jedoch mit Säuren reagiert, verhält es sich wie eine Base:
Es zeigt auch saure Eigenschaften, wenn es mit Basen reagiert:
Obwohl bei dieser Reaktion kein Wasser gebildet wird, wird es als Säure-Base angesehen, da Al 2 O 3 NaOH neutralisiert. Daher wird Al 2 O 3 als amphoteres Oxid klassifiziert, da es sowohl saure als auch basische Eigenschaften aufweist.
Bei der Bildung von Alkenen und Cycloalkenen ist die Dehydratisierung von Alkoholen eine der in Industrie und Labor am häufigsten verwendeten Formen.
Hierzu wird Alkoholdampf über einen heißen Katalysator aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) umgewälzt; In diesem Fall handelt es sich um eine Lewis-Säure.
Verwendet
- Aluminiumoxid wird in der Industrie zur Gewinnung von Aluminium verwendet.
- Es wird als keramischer Werkstoff wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und Verschleiß verwendet.
- Es wird als Wärmedämmung insbesondere in Elektrolysezellen eingesetzt.
- Es ist wasseraufnahmefähig und daher als Trockenmittel geeignet.
- Es wird als Katalysator bei chemischen Reaktionen eingesetzt
- Aufgrund seiner hohen thermischen Stabilität wird es als Oxidationsmittel bei chemischen Reaktionen eingesetzt, die bei hohen Temperaturen durchgeführt werden.
- Verhindert die Oxidation von Kathoden- und Anodenanschlüssen in einer Elektrolysezelle.
- Aufgrund seiner großen Härte und Beständigkeit wird es in der Zahnheilkunde zur Herstellung von Dentalartikeln verwendet.
- Es ist ein guter elektrischer Isolator in den Zündkerzen von Fahrzeugen, die mit Benzin arbeiten.
- Es wird häufig in Kugelmühlen zur Herstellung von Keramik und Email verwendet.
- Aufgrund seines geringen Gewichts werden in technischen Prozessen Flugzeuge hergestellt.
- Wegen seines hohen Siedepunkts werden hier Küchengeräte wie Bratpfannen und feuerfeste Pfannen hergestellt.
- Es wird zur Instrumentierung von thermischen Prüfmaschinen verwendet.
- In der Elektronikindustrie wird es zur Herstellung von passiven Bauteilen für die elektrische Verbindung und zur Herstellung von Widerständen und Kondensatoren verwendet.
- Es wird zur Herstellung von Schweißzusätzen verwendet.
- Aluminiumoxid wird zur Beschichtung von Titanoxid (Pigment für Farben und Kunststoffpapiere) verwendet. Dies verhindert Reaktionen zwischen der Umgebung und dieser Art von Pigmenten, die sich nicht zersetzen oder oxidieren.
- Es wird als Schleifmittel in Zahnpasten verwendet.
- Es wird in der Hämodialyse eingesetzt.
- Als Zusatzstoff in der Lebensmittelindustrie, da es als Dispergiermittel eingesetzt wird.
- Es ist ein Antitranspirant von Deodorants.
- Aluminiumoxid wurde als orthopädisches Material verwendet. Da es sich um ein inertes und poröses Material handelt, eignet es sich für die Verwendung in diesem Implantattyp. Diese Implantate ermöglichen ein fibrovaskuläres Wachstum, weshalb sich Fibroblasten und Osteoblasten in diesem Material schnell vermehren.
- Das biokeramische Implantat besteht aus Aluminiumoxid. Es ist leicht und hat eine gleichmäßige Porenstruktur, die sehr gut miteinander verbunden ist. Die mikrokristalline Struktur ist glatter als die raue Oberfläche. Es ist nach einer postoperativen Phase weniger entflammbar als andere Materialien, die für Implantate verwendet werden.
- Aluminiumoxidflocken erzeugen in Autolacken reflektierende Effekte.
- In einigen Raffinerien wird Aluminiumoxid verwendet, um die giftigen Gase von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel umzuwandeln.
- Die Form von Aluminiumoxid, die als aktiviertes Aluminiumoxid bezeichnet wird, hat große Vorteile bei der Behandlung von Abwässern wie Grundwasserleitern, da sie viele umweltschädliche Schadstoffe adsorbieren und in Wasser gelöstes Abfallmaterial filtern kann größer als die Pore der Aluminiumoxidplatten.
