Alumiinioksidi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Alumiinioksidi

Oxid hlinitý.JPGCorundum-3D-balls.png

Tunnisteet
CAS-numero 1344-28-1
Ominaisuudet
Molekyylikaava Al2O3
Moolimassa 101,96 g/mol
Ulkomuoto Valkoista kiinteää ainetta
Sulamispiste 2072 °C[1]
Kiehumispiste 2977 °C[1]
Tiheys 3,5 g/cm3[2]
Liukoisuus veteen Ei liukene[2]

Alumiinioksidi eli alumina (Al2O3) on alumiinin oksidi. Yhdistettä käytetään suuria määriä valmistettaessa alumiinimetallia, lisä- ja täyteaineina eri tuotteissa ja katalyyttinä.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Huoneenlämpötilassa puhdas alumiinioksidi on valkoista kiinteää ainetta. Sen sulamislämpötila on korkea (2072 °C) ja se on liukenematon veteen sekä happoihin. Emäksisiin liuoksiin se sen sijaan liukenee aluminaatti-ioneina. Alumiinioksidista tunnetaan kiderakenteeltaan eroavat α-, χ-, η-, δ-, κ-, θ-, γ-, ja ς-muodot. Näistä stabiileja ovat rombinen α-muoto ja alkeiskopiltaan kuutiollinen γ-muoto. Aikaisemmin alumiinioksidilla katsottiin olevan vielä yksi muoto β-Al2O3, joka on kuitenkin osoittautunut natriumoksidin ja alumiinioksidin seokseksi Na2O·11Al2O3.[2][3]

Esiintyminen luonnossa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alumiinioksidia esiintyy luonnossa puhtaana α-alumiinioksidina korundissa, epäpuhtauksina olevat muut metalli-ionit värjäävät korundin ja tällaisia ovat esimerkiksi rubiini ja safiiri. Monet muut alumiinimalmit ovat alumiinioksidin ja -hydroksidin seoksia.[3][4]

Valmistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alumiinioksidin tuotanto vuonna 2005 verrattuna prosentteina suurimpaan tuottajamaahan Australiaan

Alumiinioksidia tuotetaan bauksiitista, joka koostuu alumiinihydroksidimineraaleista kuten gibbsiitti ja böhmiitti, ja mukana on usein myös rautaa ja silikaatteja sisältäviä mineraaleja. Bauksiittimineraali jauhetaan ja liuotetaan natriumhydroksidiin, jolloin alumiinioksidi liukenee natriumaluminaattina.[2][4][5][6]

Al2O3 + 2 NaOH → Na2AlO2 + H2

Seuraavassa vaiheessa natriumaluminaattiliuos jäähdytetään, laimennetaan vedellä ja lisätään siemenkiteeksi alumiinihydroksidia, jotta saataisiin kiinteää alumiinihydroksidia. Viimeisessä vaiheessa alumiinihydroksidia kuumennetaan yli 1100 °C lämpötilaan, jolloin se muuntuu alumiinioksidiksi.[4][5][6]

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurin osa tuotetusta alumiinioksidista käytetään metallisen alumiinin tuotantoon. Alumiinioksidin joukkoon lisätään kryoliittia, jolloin sen sulamispiste alenee ja on tällöin 850 °C. Alumiinioksidin ja kryoliitin seos sulatetaan ja alumiinia tuotetaan elektrolysoimalla sulatetta, jolloin alumiini pelkistyy katodilla.[4][7]

Alumiinioksidia käytetään maalien täyteaineena, paperiteollisuudessa, lasinvalmistuksessa, hionta-aineena, katalyyttinä esimerkiksi rikinpoisto-operaatioissa ja katalyyttien kantajana, keinotekoisten korundin, rubiinin ja safiirin valmistuksessa, keraamisten materiaalien valmistuksessa, TLC-levyissä, hiilivetyjen kuivausaineena ja kemikaalien puhdistuksessa, laboratoriouunien pinnoitteena ja elektroniikkateollisuudessa.[2][4][3][8][9]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b S. Gangolli: The Dictionary of Substances and Their Effects, s. 165. RSC Publishing, 1999. ISBN 978-0-85404-813-7. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  2. a b c d e E. M. Karamäki: Epäorgaaniset kemikaalit, s. 118. Kustannusliike Tietoteos, 1983. ISBN 951-9035-61-3.
  3. a b c Anthony John Downs: Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium, s. 248. Springer, 1993. ISBN 978-0-7514-0103-5. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  4. a b c d e L. Keith Hudson, Chanakya Misra, Anthony J. Perrotta, Karl Wefers & F. S. Williams : Aluminium oxide, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2002 Teoksen verkkoversio Viitattu 27.10.2010
  5. a b Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman: Inorganic chemistry, s. 1000. Academic Press, 2001. ISBN 978-0-12-352651-9. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  6. a b Amit Arora: Text Book Of Inorganic Chemistry, s. 380. Discovery Publishing House, 2005. ISBN 978-8183560139. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  7. Charles Taylor: The Kingfisher Science Encyclopedia, s. 138. Oxford University Press, 2000. ISBN 978-0753452691. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  8. George W. A. Milne: Gardner's commercially important chemicals, s. 20. John Wiley and Sons, 2005. ISBN 978-0-471-73518-2. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  9. J. Leonard, B. Lygo & G. Procter: Advanced Practical Organic Chemistry, s. 56. Taylor & Francis, 1998. ISBN 0-7487-4071-6. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]