Òxid d'alumini: diferència entre les revisions
→Estructura: Figura |
→Estructura: Ampliació |
||
Línia 69: | Línia 69: | ||
== Estructura == |
== Estructura == |
||
[[Fitxer:Corundum Xtal Layer.png|esquerra|miniatura|Estructura de l'<chem>\alpha-Al2O3</chem> ]] |
[[Fitxer:Corundum Xtal Layer.png|esquerra|miniatura|Estructura de l'<chem>\alpha-Al2O3</chem> ]] |
||
Existeixen dues formes principals d'òxid d'alumini amb estructures cristal·lines diferents i propietats diferents. A alta temperatura la forma estable és la <chem>\alpha-Al2O3</chem>, que també pot existir en forma metaestable a temperatura ambient. S'obté en cremar alumini o calcinar les seves sals per damunt dels 1000 °C. Cristal·litza en el sistema romboèdric.<ref>{{Ref-llibre|cognom=Downs|nom=A. J.|títol=Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium|url=https://books.google.es/books?id=v-04Kn758yIC&pg=PA138&dq=aluminium+oxide+structure+inorganic+chemistry&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjQ8KqSls3XAhXQ2qQKHUV-CJYQ6AEIbjAI#v=onepage&q=aluminium%20oxide%20structure%20inorganic%20chemistry&f=false|llengua=en|data=1993-05-31|editorial=Springer Science & Business Media|isbn=9780751401035}}</ref> Els anions òxid estan distribuïts en un empaquetament hexagonal compacte i els cations alumini(3+) es disposen simètricament en els intersticis octaèdrics. Es presenta en forma de pols blanca. La seva [[densitat]] és de 4 g/cm³, amb una [[duresa]] de 8,8 en l'[[escala de Mohs]] i punt de fusió 2055 °C. És aïllant del corrent elèctric.No s'hidrata i és resistent a l'atac dels àcids en contrast amb d'altres formes. A la natura es presenta al mineral [[corindó]].<ref>{{Ref-llibre|cognom=Wade|nom=K.|cognom2=Banister|nom2=A. J.|títol=The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Comprehensive Inorganic Chemistry|url=https://books.google.es/books?id=QwNPDAAAQBAJ&pg=PA1035&dq=aluminium+oxide+structure+inorganic+chemistry&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwj9lM3omM3XAhUM3KQKHaWdAXs4ChDoAQhtMAk#v=onepage&q=aluminium%20oxide%20structure%20inorganic%20chemistry&f=false|llengua=en|data=2016-06-07|editorial=Elsevier|isbn=9781483153223}}</ref> |
Existeixen dues formes principals d'òxid d'alumini amb estructures cristal·lines diferents i propietats diferents. A alta temperatura la forma estable és la <chem>\alpha-Al2O3</chem>, que també pot existir en forma metaestable a temperatura ambient. S'obté en cremar alumini o calcinar les seves sals per damunt dels 1000 °C. Cristal·litza en el sistema romboèdric.<ref name=":0">{{Ref-llibre|cognom=Downs|nom=A. J.|títol=Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium|url=https://books.google.es/books?id=v-04Kn758yIC&pg=PA138&dq=aluminium+oxide+structure+inorganic+chemistry&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjQ8KqSls3XAhXQ2qQKHUV-CJYQ6AEIbjAI#v=onepage&q=aluminium%20oxide%20structure%20inorganic%20chemistry&f=false|llengua=en|data=1993-05-31|editorial=Springer Science & Business Media|isbn=9780751401035}}</ref> Els anions òxid estan distribuïts en un empaquetament hexagonal compacte i els cations alumini(3+) es disposen simètricament en els intersticis octaèdrics. Es presenta en forma de pols blanca. La seva [[densitat]] és de 4 g/cm³, amb una [[duresa]] de 8,8 en l'[[escala de Mohs]] i punt de fusió 2055 °C. És aïllant del corrent elèctric.No s'hidrata i és resistent a l'atac dels àcids en contrast amb d'altres formes. A la natura es presenta al mineral [[corindó]].<ref name=":1">{{Ref-llibre|cognom=Wade|nom=K.|cognom2=Banister|nom2=A. J.|títol=The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Comprehensive Inorganic Chemistry|url=https://books.google.es/books?id=QwNPDAAAQBAJ&pg=PA1035&dq=aluminium+oxide+structure+inorganic+chemistry&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwj9lM3omM3XAhUM3KQKHaWdAXs4ChDoAQhtMAk#v=onepage&q=aluminium%20oxide%20structure%20inorganic%20chemistry&f=false|llengua=en|data=2016-06-07|editorial=Elsevier|isbn=9781483153223}}</ref> |
||
[[Fitxer:Aluminium oxide.jpg|esquerra|miniatura|Òxid d'alumini]] |
|||
L'altra forma estable s'anomena <chem>\gamma-Al2O3</chem>. La seva estructura és la d'una [[espinel·la]] amb dèficit de cations. L'estructura és menys compacte, la qual cosa es tradueix en una densitat de 3,4 g/cm³, un 15 % inferior a la densitat de la forma <chem>\alpha-Al2O3</chem>. S'obté deshidratant l'hidròxid d'alumini per sota dels 450 °C.<ref name=":0" /> |
|||
D'altres formes (<chem>\delta-, \kappa-, \eta-, \rho-, \theta-</chem>i <chem>\chi-</chem>) s'obtenen per deshidratació de l'hidròxid d'alumini a baixes temperatures. Totes presenten una petita proporció d'anions [[hidròxid]], la qual disminueix amb l'augment de la temperatura. Les que s'obtenen per deshidratació per sota dels 600 °C (<chem>\gamma-, \eta-, \rho-, \chi-</chem>) s'anomenen del grup <chem>\gamma</chem>, es poden formular com <chem>Al2O3 \cdot n H2O (0 < n < 0,6)</chem>, i s'anomenen alúmines activades ja que adsorbeixen i funcionen com a catalitzadors. Les altres són del grup <chem>\delta</chem> i s'obtenen per deshidratació de l'hidròxid entre 600 i 1000 °C.<ref name=":1" /> |
|||
L'altra forma estable s'anomena <chem>\gamma-Al2O3</chem>. La seva estructura és la d'una [[espinel·la]] amb dèficit de cations. |
|||
== Procés de producció == |
== Procés de producció == |
Revisió del 16:33, 20 nov 2017
Substància química | tipus d'entitat química |
---|---|
Massa molecular | 101,948 Da |
Estructura química | |
Fórmula química | Al₂O₃ |
SMILES canònic | |
Identificador InChI | Model 3D |
Propietat | |
Densitat | 4 g/cm³ (a 20 °C) 3,98 g/cm³ |
Punt de fusió | 2.000 °C 2.054 °C |
Punt d'ebullició | 2.980 °C (a 760 Torr) 3.000 °C |
Entalpia estàndard de formació | −1.675,7 kJ/mol |
Pressió de vapor | 0 mmHg (a 20 °C) |
Perill | |
Dosi letal mediana | 3.600 mg/kg (ratolí de laboratori, injecció intraperitoneal) |
Límit d'exposició mitjana ponderada en el temps | 5 mg/m³ (8 h, Estats Units d'Amèrica, Àustria, Suècia) 15 mg/m³ (8 h, Estats Units d'Amèrica) 10 mg/m³ (, Bèlgica, França, Islàndia, Corea del Sud, Mèxic, Nova Zelanda, Països Baixos, Regne Unit) 2 mg/m³ (, Dinamarca, Japó, Noruega, Polònia, Suècia) 6 mg/m³ (, Hongria, Rússia) |
Límit d'exposició a curt termini | 10 mg/m³ (Àustria) 16 mg/m³ (Polònia) |
NFPA 704: Standard System for the Identification of the Hazards of Materials for Emergency Response () |
L'òxid d'alumini o alúmina[1] és un compost binari de cations alumini(3+), , i anions òxid, de fórmula . És el component principal de minerals com el corindó o la bauxita. L'òxid d'alumini s'obté de la bauxita mitjançant el procés Bayer. Juntament amb la sílice, és un ingredient principal en la constitució de les argiles i els vernissos, conferint resistència i augmentant la seva temperatura de maduració.
L'òxid d'alumini existeix a la natura en forma de corindó i d'esmeril. Té la particularitat de ser més dur que l'alumini (el punt de fusió de l'alúmina és més gran que el de l'alumini).
Estructura
Existeixen dues formes principals d'òxid d'alumini amb estructures cristal·lines diferents i propietats diferents. A alta temperatura la forma estable és la , que també pot existir en forma metaestable a temperatura ambient. S'obté en cremar alumini o calcinar les seves sals per damunt dels 1000 °C. Cristal·litza en el sistema romboèdric.[2] Els anions òxid estan distribuïts en un empaquetament hexagonal compacte i els cations alumini(3+) es disposen simètricament en els intersticis octaèdrics. Es presenta en forma de pols blanca. La seva densitat és de 4 g/cm³, amb una duresa de 8,8 en l'escala de Mohs i punt de fusió 2055 °C. És aïllant del corrent elèctric.No s'hidrata i és resistent a l'atac dels àcids en contrast amb d'altres formes. A la natura es presenta al mineral corindó.[3]
L'altra forma estable s'anomena . La seva estructura és la d'una espinel·la amb dèficit de cations. L'estructura és menys compacte, la qual cosa es tradueix en una densitat de 3,4 g/cm³, un 15 % inferior a la densitat de la forma . S'obté deshidratant l'hidròxid d'alumini per sota dels 450 °C.[2]
D'altres formes (i ) s'obtenen per deshidratació de l'hidròxid d'alumini a baixes temperatures. Totes presenten una petita proporció d'anions hidròxid, la qual disminueix amb l'augment de la temperatura. Les que s'obtenen per deshidratació per sota dels 600 °C () s'anomenen del grup , es poden formular com , i s'anomenen alúmines activades ja que adsorbeixen i funcionen com a catalitzadors. Les altres són del grup i s'obtenen per deshidratació de l'hidròxid entre 600 i 1000 °C.[3]
Procés de producció
La indústria empra el procés Bayer per produir alúmina a partir de la bauxita. L'alúmina és vital per a la producció d'alumini (es requereixen aproximadament dues tones d'alúmina per produir una tona d'alumini).
En el procés Bayer, la bauxita és rentada, polvoritzada i dissolta en soda càustica (hidròxid de sodi) a alta pressió i temperatura, el líquid resultant conté una solució d'aluminat de sodi i residus de bauxita que contenen ferro, silici, i titani. Aquests residus es van dipositant gradualment en el fons del tanc i després són eliminats. Se'ls coneix comunament com "fang vermell". La solució d'aluminat de sodi clarificada és bombejada dins d'un enorme tanc anomenat precipitats. S'afegeixen fines partícules d'alúmina per tal d'induir la precipitació de partícules d'alúmina pures (procés de sembra), una vegada que el líquid es refreda. Les partícules es dipositen en el fons del tanc, es remouen i després són sotmeses a 1100 °C en un forn o calcinat, per tal d'eliminar l'aigua que contenen, producte de la cristal·lització. El resultat és una pols blanca, alúmina pura. La sosa càustica és retornada al començament del procés i usada novament.
Aplicacions
La indústria de l'alumini primari utilitza l'alúmina fonamentalment com primera matèria per a la producció de l'alumini. A més, l'alúmina s'utilitza de manera complementària per:
- Aïllant tèrmic per a la part superior de les bótes electrolítiques.
- Revestiment de protecció per evitar l'oxidació dels ànodes de carboni.
- Absorció de les emissions provinents de les cisternes.
- També és utilitzada per a l'assecatge de l'aire comprimit, ja que té la propietat d'adsorbir i desorber l'aigua.
- A l'àrea sanitària de les pròtesis dentals, s'utilitza com a base de l'estructura de corones i ponts proporcionant gran duresa i resistència, lleugeresa i translucidesa.
- En molins d'esmalts ceràmics com pedres de mòlta (a manera de les pedres que s'empassen les aus per triturar els grans a la pedrer)
La seva regeneració (per al cas de l'adsorció/desorció) és amb aire sec i calent i té una temperatura de punt de rosada de -40 °C
Referències
- ↑ «Òxid d'alumini». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ 2,0 2,1 Downs, A. J.. Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium (en anglès). Springer Science & Business Media, 1993-05-31. ISBN 9780751401035.
- ↑ 3,0 3,1 Wade, K.; Banister, A. J.. The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Comprehensive Inorganic Chemistry (en anglès). Elsevier, 2016-06-07. ISBN 9781483153223.
Vegeu també
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Òxid d'alumini |