Алуминиум оксид

Алуминиум оксид (или алуминиум(III) оксид) — хемиско соединение на алуминиум и кислород со хемиска формулаAl
2O
3 . Тој е најчестиот од неколку алуминиумски оксиди, и конкретно идентификуван како алуминиум оксид . Најчесто се нарекува алумина и може да се нарече и алоксид, алоксит или алундум во различни форми и апликации. Природно се јавува во својата кристална полиморфна фаза α-Al ₂ O ₃ како минерал корунд, чии сорти ги формираат скапоцените камења рубин и сафир . Al ₂ O ₃ е значаен во неговата употреба за производство на алуминиум метал, како абразив поради неговата цврстина и како огноотпорен материјал поради неговата висока точка на топење.^[5]

Алуминиум(III) oxide
(алуминиум оксид)

Назив според МСЧПХ Алуминиум оксид
Систематско име	Алуминиум(III) оксид
Други називи Dialuminium trioxide
Назнаки
CAS-бр.	1344-28-1 Ок
ChEMBL	ChEMBL3707210
ChemSpider	8164808 Ок
DrugBank	DB11342
EC-број	215-691-6
InChI InChI=1S/2Al.3O/q2*+3;3*-2 Ок Клуч: PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Ок InChI=1/2Al.3O/q2*+3;3*-2 Клуч: PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYAC
3Д-модел (Jmol)	Слика Слика
PubChem	9989226
RTECS-бр.	BD120000
SMILES [Al+3].[Al+3].[O-2].[O-2].[O-2] [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3]
UNII	LMI26O6933 Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	бел и цврст
Мирис	безмирисен
Густина	3,987 г/см3
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	нерастворлив
Растворливост	нерастворлив во сите растворачи
log P	0,31860[1]
Магнетна чувствителност (χ)	−37,0×10−6 см3/mol
Топлинска спроводливост	30 W·m−1·K−1[2]
Показател на прекршување (nD)	nω = 1,768–1,772 nε = 1,760–1,763 Дволомност 0,008
Структура
Кристална структура	триаголна, hR30
Просторна група	R3c (бр. 167)
Константа на решетката
Координациска геометрија	октаедарска
Термохемија
Ст. енталпија на образување ΔfHo298	−1.675,7 kJ/mol[3]
Стандардна моларна ентропија So298	50,92 J·mol−1·K−1[3]
Pharmacology
ATC код	D10AX04
Опасност
GHS-ознаки:
Пиктограми
NFPA 704	0 0 0
Температура на запалување	незапалив
NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)	OSHA 15 мг/м3 (сосема прав) OSHA 5 мг/м3 (вдишлива дропка) ACGIH/TLV 10 мг/м3
REL (препорачана)	none[4]
IDLH (непосредна опасност)	N.D.[4]
Слични супстанци
Други анјони	aluminium hydroxide aluminium sulfide aluminium selenide
Други катјони	boron trioxide gallium(III) oxide indium oxide thallium(III) oxide
Дополнителни податоци
Ок(што е ова?)  (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Природна појава

Корунд е најчестата природна форма на алуминиум оксид.^[6] Рубинот и сафирот се форми на корунд со квалитетен скапоцен камен, кои нивните карактеристични бои ги должат на нечистотиите. На рубините им се дава нивната карактеристична длабока црвена боја и нивните ласерски квалитети со траги од хром. Сафирите доаѓаат во различни бои дадени од разни други нечистотии, како што се железо и титаниум. Исклучително ретка форма δ се јавува како минералот делталумит^[7][8]

Својства

Алуминиум оксид во прашкаста форма

Al₂O₃ е електричен изолатор но има релативно висока топлинска спроводливост (30 Wm< sup>−1K⁻¹)^[2] за керамички материјал. Алуминиум оксидот е нерастворлив во вода. Во неговата најчестата кристална форма, наречена корунд или α-алуминиум оксид, неговата цврстина го прави погоден за употреба како абразив и како компонента како алат за сечење.

Алуминиум оксидот е одговорен за отпорноста на металниот алуминиум на атмосферски влијанија. Металниот алуминиум е многу реактивен со атмосферскиот кислород, а тенок пасивационен слој од алуминиум оксид (дебелина 4 nm) се формира на која било изложена алуминиумска површина за неколку стотици пикосекунди^[9].Овој слој го штити металот од понатамошна оксидација. Дебелината и својствата на овој оксиден слој може да се подобрат со помош на процес наречен анодизирање. Голем број легури, како што се алуминиум бронза го користат ова својство со вклучување на дел од алуминиум во легурата за да ја подобрат отпорноста на корозија. Алуминиумскиот оксид генериран со анодизирање е типично аморфен, но процесите на оксидација со помош на празнење како што е електролитичка оксидација резултираат со значителен дел од кристален алуминиум оксид во облогата, зголемувајќи ја неговата цврстина.

Алуминиум оксидот бил отстранет од списоците на хемикалии на Агенција за заштита на животната средина на САД во 1988 година.^[10]

Амфотерична природа

Алуминиум оксидот е амфотерна супстанција, што значи дека може да реагира и со киселини и со бази, како што се флуороводородна киселина и натриум хидроксид, делува како киселина со база и база со киселина, неутрализирајќи ја другата и произведувајќи сол.

Al₂O₃ + 6 HF → 2 AlF₃ + 3 H₂O

Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 NaAl(OH)₄ (натриум алуминат)

Структура

Корунд од Бразил, големина околу 2×3 cm.

Најчестиот облик на кристален алуминиум оксид е познат како корунд, што е термодинамички стабилна форма.^[11] Кислородните јони формираат речиси шетаголно збиено насложена структура со алуминиумските јони кои пополнуваат две третини од октаедралните меѓупростори. Секој Al³⁺ центар е октаедар. Во однос на неговата кристалографија, корундот прифаќа тригонална Бравеова решетка со просторна група од [[шестаголно семејство кристали|R Предлошка:Преку линијав]] (број 167 во меѓународните табели). Примитивната ќелија содржи две единици на алуминиум оксид.

Алуминиум оксид постои и во други метастабилни фази, вклучувајќи ги кубните γ и η фази, моноклинската θ фаза, шестаголната χ-фаза, ортохомбичната κ фаза и δ фазата која може да биде тетрагонална или ортохомбна.^[11][12] Секој има уникатна кристална структура и својства. Кубниот γ-Al₂O₃ има важни технички апликации. Таканаречениот β-Al₂O₃ се покажал како NaAl₁₁O₁₇.^[13]

Растопен алуминиум оксид во близина на температурата на топење е приближно 2/3 тетраедарски (т.е. 2/3 од Al се опкружени со 4 соседи на кислород), и 1/3 5-координирани, со многу малку (<5%) octahedral Al-O присутен.^[14] Структурата на стопената алумина зависи од температурата и делот од 5 и 6 пати се зголемува за време на ладењето (и суперладењето) на алуминиумот, за сметка на тетраедарните AlO₄ единици, приближувајќи се до локалните структурни аранжмани пронајдени во аморфната алумина.^[15]

Наводи

1. „Aluminum oxide_msds“.
2. Material Properties Data: Alumina (Aluminum Oxide) Архивирано на 1 април 2010 г.. Makeitfrom.com. Retrieved on 2013-04-17.
3. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN 978-0-618-94690-7.
4. „Џебен водич за опасните хемиски материи #0021“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
5. „Alumina (Aluminium Oxide) – The Different Types of Commercially Available Grades“. The A to Z of Materials. 2002-05-03. Архивирано од изворникот на 10 October 2007. Посетено на 2007-10-27.
6. Elam, J. W. (October 2010). Atomic Layer Deposition Applications 6 (англиски). The Electrochemical Society. ISBN 9781566778213.
7. „Deltalumite“.
8. „List of Minerals“. 21 March 2011.
9. Campbell, Timothy; Kalia, Rajiv; Nakano, Aiichiro; Vashishta, Priya; Ogata, Shuji; Rodgers, Stephen (1999). „Dynamics of Oxidation of Aluminium Nanoclusters using Variable Charge Molecular-Dynamics Simulations on Parallel Computers“ (PDF). Physical Review Letters. 82 (24): 4866. Bibcode:1999PhRvL..82.4866C. doi:10.1103/PhysRevLett.82.4866. Архивирано (PDF) од изворникот 2010-07-01.
10. „EPCRA Section 313 Chemical List For Reporting Year 2006“ (PDF). US EPA. Архивирано од изворникот (PDF) на 2008-05-22. Посетено на 2008-09-30.
11. I. Levin; D. Brandon (1999). „Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequences“. Journal of the American Ceramic Society. 81 (8): 1995–2012. doi:10.1111/j.1151-2916.1998.tb02581.x.
12. Paglia, G. (2004). „Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments“ (free download). Curtin University of Technology, Perth. Посетено на 2009-05-05.
13. Wiberg, E.; Holleman, A. F. (2001). Inorganic Chemistry. Elsevier. ISBN 978-0-12-352651-9.
14. Skinner, L.B.; и др. (2013). „Joint diffraction and modeling approach to the structure of liquid alumina“. Phys. Rev. B. 87 (2): 024201. Bibcode:2013PhRvB..87b4201S. doi:10.1103/PhysRevB.87.024201.
15. Shi, C; Alderman, O L G; Berman, D; Du, J; Neuefeind, J; Tamalonis, A; Weber, R; You, J; Benmore, C J (2019). „The structure of amorphous and deeply supercooled liquid alumina“. Frontiers in Materials. 6 (38): 38. Bibcode:2019FrMat...6...38S. doi:10.3389/fmats.2019.00038.