اکسید آلومینیوم - گاما آلومینا

اکسید آلومینیوم - گاما آلومینا

خرید به صورت گرمی
خرید ظرف پلمپ شده
استعلام

اکسید آلومینیوم - گاما آلومینا

دسته
اکسیدها
کد محصول
۱
برند
Merck
اکسید آلومینیوم یک ترکیب شیمیایی از آلومینیوم و اکسیژن با فرمول شیمیایی Al2O3 است. اکسیدهای مختلفی از آلومینیوم ممکن است وجود داشته باشد، اما در این مورد به طور خاص اکسید آلومینیوم (III) مد نظر است. معمولاً به این ترکیب آلومینا می‌گویند. نام‌های دیگر این ترکیب بسته به فرم خاص یا کاربرد عبارتند از: آلوکساید، آلوکسایت یا آلوندوم. Al2O3 ماده اصلی در تولید آلومینیوم می‌باشد. به دلیل سختی این ماده به عنوان سنباده و به دلیل دمای ذوب بالا به عنوان ماده نسوز کاربرد دارد.

شکل طبیعی:

کوراندوم عمده‌ترین فرم کریستالی اکسید آلومینیوم است که در طبیعت وجود دارد و به آن آلفا-آلومینا گفته می‌شود. یاقوت سرخ و یاقوت کبود سنگ‌های گران‌بهایی هستند که از کوراندوم تشکیل شده‌‌اند و علت وجود رنگ‌های متنوع در این گونه‌های کوراندوم به دلیل وجود ناخالصی‌ها است. علت رنگ قرمز پررنگ در یاقوت سرخ، به دلیل وجود ناخالصی کروم است. یاقوت کبود به رنگ‌های مختلفی است که این تنوع رنگ به خاطر ناخالصی‌های مختلف مانند تیتانیم و آهن به وجود می‌آید.

خواص:

اکسید آلومینیوم یک عایق الکتریکی است، اما دارای رسانایی گرمایی نسبتاً بالایی در مواد سرامیکی است. اکسید آلومینیوم در آب حل نمی‌شود. سختی بالای کوراندوم باعث شده است تا این ماده به عنوان یک جزء مناسب برای کاربردهای ساینده و ابزارهای برش باشد.
اکسید آلومینیوم مسؤول مقاومت فلز آلومینیوم در برابر هوازدگی است. فلز آلومینیوم با اکسیژن هوا به سرعت واکنش می‌دهد و یک لایه کم‌اثر ‌پذيرسازى نازک از اکسید آلومینیوم (به ضخامت mm 4) بر سطوح خارجی آلومینیوم به وجود می‌آید. این لایه، فلز آلومینیوم را از اکسایش بیشتر محافظت می‌کند. ضخامت و خواص لایه‌ی اکسید را می‌توان توسط فرایندی که آندی کردن نامیده می‌شود، بهبود داد.
این اکسید، یک اکسید آمفوتر مهم است؛ بنابراین با اسیدها (مانند اسید هیدروفلوریک) و همچنین با بازها (هیدروکسید سدیم) واکنش می‌دهد. به عبارت دیگر، با اسیدها مانند باز و با بازها مانند اسید عمل کرده و خنثی‌سازی صورت می‌گیرد و یک نمک تولید می‌شود.
به استثناي آلفا آلومينا تمام فرم‌هاي آلومينا داراي هيدروکسيل‌هاي سطحي هستند که درجه‌ي خاصي از فعاليت در جذب سطحي را از خود نشان مي‌دهند. آلوميناهاي فعال داراي سايت‌هاي اسيد و باز لوئيس و برونشتد با قدرت و غلظت مختلف هستند. سايت‌هاي اسيدي به وجود يون Al با سه بار مثبت، هيدروکسيل‌هاي پروتون‌دار نسبت داده مي‌شوند و سايت‌هاي بازي به واسطه‌ي O با دو بار منفی مي‌باشند. غلظت و نوع هيدروکسيل سبب تغيير در خواص سطحي آلومينا مي‌شود. با افزايش دماي فعال‌سازي آلومينا، هيدروکسيل‌هاي سطحي حذف شده و سايت‌هاي اسيدي لوئيس افزايش مي‌يابند. از طرف ديگر مساحت سطحي، حجم کل حفرات و توزيع حفرات تابع بسيار حساسي از دماي فعال‌سازي آلومينا مي‌باشد که اين تابع براي بهينه نمودن ساختار آلومينا بايد مد نظر باشد.

ساختار:

کوراندوم عمده‌ترین فرم کریستالی اکسید آلومینیوم است که از نظر ترمودینامیکی پایدار است. در ساختار کوراندوم یون‌های اکسیژن و آلومینیوم بصورت هگزاگونال متراکم درآمده‌اند. در واقع یون های اکسیژن بصورت هگزاگونال متراکم هستند و یون های Al با سه بار مثبت دوسوم فضاهای خالی هشت‌وجهی را اشغال کرده‌اند. در مرکز این ساختار Al با سه بار مثبت بصورت یک هشت‌وجهی است. بنابراین با توجه به یون های Al با سه بار مثبت از لحاظ کریستالوگرافی، کوراندوم دارای شبکه تری‌گونال است.
آلومینا همچنین به صورت فازهای دیگر نیز وجود دارد که آن ¬ها را بر اساس حروف یونانی نام¬‌گذاری می¬‌کنند. این فازها عبارتند از: فازهای مکعبی گاما و اتا، فاز مونوکلینیک تتا، فاز هگزاگونال خی، فاز اورترومبیک کاپا و فاز تتراگونال یا اورترومبیک دلتا. هر کدام از این فازها دارای ساختار کریستالی و ویژگی‌های خاص خود است. فازهای مکعبی گاما آلومینا کاربردهای مهمی دارد. البته تمام این فازها، فازهایی میانی و غیرپایدار هستند. پس از حرارت دهی آلومینا و تشکیل این فازها در نهایت فاز آلفا تشکیل می¬ شود. در کل مي‌توان گفت: هيدروکسيد آلومينيوم به آلوميناي گذار و سپس به آلفا آلومینا تبدیل می‌شود.

تولید:

سنگ معدن هیدروکسید آلومینیوم جزء اصلی بوکسیت است که کانی اصلی آلومینیوم است. مخلوطی از کانی‌‌های مختلف در سنگ بوکسیت وجود دارند: گیبسیت، بوهمیت، دیاسپور، ناخالصی‌های هیدروکسید و اکسید آهن، کوارتز و کانی های خاک‌رس. بوکسیت به وسیله فرآیند بایر خالص‌سازی می‌شود.
به جز SiO2 سایر ترکیبات بوکسیت در باز حل نمی‌شوند. با فیلتراسیون مخلوط بازی، Fe2O3 جدا می‌شود. وقتی مشروب بایر خنک می‌شود، Al(OH)3 رسوب می‌کند و از سیلیکات‌های در محلول جدا می‌شود.
سپس گیبسیت Al(OH)3 تا oC1100 گرما داده می‌شود (تکلیس) تا اکسید آلومینیوم تولید شود. اکسید آلومینیوم حاصل تمایل دارد چند فازی باشد؛ به گونه‌ای که فازهای مختلفی از اکسید‌های آلومینیوم در آن وجود دارد.
برای کاربری اکسید آلومینیوم به عنوان عایق الکتریکی، فیلم آن را از تبادل شیمیایی بین تری‌متیل‌آلومینیوم و آب تولید می‌کنند:
آب در واکنش فوق را می‌توان با ازن که اکسیدکننده قوی است، جایگزین نمود.

کاربردها:

اکسید آلومینیوم یا آلومینا یکی از مواد سرامیکی مهم است که دارای کاربردهای متنوعی در زمینه‌های مختلف می‌باشد. در میان خواص مختلف آلومینا می‌توان به خواص مکانیکی مانند استحکام فشاری بالا و سختی بالای آن و همچنین دیرگدازی بالای آن اشاره نمود که کاربردهای مختلفی برای این ماده ایجاد می‌کنند.
سختی بالای آلومینا، مقاومت در برابر سایش را موجب می‌گردد. از نظر سختی، آلومینا پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد. از این رو از آن در موارد مختلفی مانند پوشش‌های مقاوم به فرسایش لوله‌ها و مجراها، پمپ‌ها و شیرآلات، و غلاف‌های هدایت کننده الیاف، سیم‌ها و غیره استفاده می‌گردد. آلومینا به دلیل سختی زیاد در درجه حرارت‌های بالا به عنوان نوک ابزار برش فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلومینا، پر مصرف‌ترین ساینده مورد استفاده می‌باشد، که عموماً در مورد آلیاژهای آهنی، مواد با قابلیت کشش بالا و چوب به کار می‌رود. همچنین از آلومینا به عنوان ماده آسیاب کننده در محدوده وسیعی از فرایندهای کاهش اندازه ذرات استفاده می‌شود.
آلوميناي فعال‌ که مساحت سطحي آن بسيار بالا است و همانطور که گفته شد به عنوان جاذب گاز و مايع کاربردهاي زيادي دارد. براي مثال مي‌توان به جذب سطحي ارسنيک و فلورايد از آب، جذب سطحي NaCl از گازهاي داغ زغال سنگ، تصفيه‌ي و جداسازي آب، CO2 و C2H2 از هوا، جذب و جداسازي فلزات سنگين از آب پسماند ، جذب سطحي ترکيبات نیتروژني از جريان‌هاي مايع هيدروکربني و ... اشاره کرد. آلومينا به عنوان جاذب آب در مقياس تجاري اولين بار در سال 1932 توسط Alcoa استفاده شده است و هم ‌اکنون براي نم‌زدايي گاز طبيعي کاملاً تجاري شده است.
اکسید آلومینیوم یک عایق الکتریکی است. اما دارای رسانایی گرمایی نسبتا بالایی است. البته این رسانایی گرمایی با دما تغییر می کند و عدد گزارش شده ، بطور میانگین بیان شده است. همچنین رسانایی گرمایی آلومینا در بین سرامیک ها بالاست.
آلومینا استحکام دی الکتریک خوبی دارد. این ماده الکترولیت جامد نیست و از این رو مانند اکسید زیرکونیوم عمل نمی‌کند و خواص دی الکتریک آن به فشار اکسیژن بستگی ندارد.
همچنین می‌توان از ناپایداری برخی از فازهای آلومینا استفاده کرد و از فعالیت‌های شیمیایی آن‌ها در کاربردهای خاص بهره برد. مثلاً می‌توان از آن‌ها به عنوان پایه کاتالیست و یا حتی خود کاتالیست استفاده کرد. آلومینای کلسینه شده در دمای پایین را آلومینای اکتیو می‌گویند. به خاطر دمای پایین کلسیناسیون درصد فازهای غیر آلفا در آن زیاد است. به خاطر بالا بودن فعالیت شیمیایی فازهای غیر آلفا در آلومینا، این نوع آلومینا فعالیت شیمیایی بالایی دارد و از این رو از آن در ساخت کاتالیست و پایه کاتالیست استفاده می‌‌شود.

امتیاز شما
نظر شما:

محصولات مشابه