Nhôm ôxít

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Nhôm ôxít
Cấu trúc phân tử của ôxít nhôm
Cấu trúc phân tử của ôxít nhôm
Tổng quan
Danh pháp IUPAC Ôxít nhôm
Tên khác alumina
nhôm ôxít
triôxít nhôm
Công thức phân tử Al2O3
Phân tử gam 101,96 g/mol
Biểu hiện Chất rắn màu trắng
Số CAS [1344-28-1]
Thuộc tính
Tỷ trọngpha 3,97 g/cm3, rắn
Độ hòa tan trong nước Không
Điểm nóng chảy 2054°C (2327 K)
Điểm sôi 3000°C (3273 K)
pKa  ?
pKb  ?
Độ nhớt  ? cP ở 20 °C
Nguy hiểm
MSDS MSDS ngoài
Các nguy hiểm chính dạng bụi gây kích thích
mắt và hệ hô hấp
NFPA 704 Nfpa h2.pngNfpa f0.pngNfpa r0.png
Điểm bắt lửa Không cháy
Rủi ro/An toàn R:
S:
Số RTECS BD1200000
Trang dữ liệu bổ sung
Cấu trúc & thuộc tính n εr, v.v.
Dữ liệu nhiệt động lực Các trạng thái
rắn, lỏng, khí
Dữ liệu quang phổ UV, IR, NMR, MS
Các hợp chất liên quan
Các hợp chất tương tự hiđrôxít nhôm
Các hợp chất liên quan ôxít bo
ôxít gali, ôxít indi
ôxít tali
Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở 25°C, 100 kPa
Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu

Ôxít nhôm hay nhôm ôxít là một hợp chất hóa học của nhômôxy với công thức hóa học Al2O3. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu. Nó có hệ số giãn nở nhiệt 0.063 (đơn vị ?), nhiệt độ nóng chảy 2054°C.

Ôxít nhôm là thành phần chính của bôxít, loại quặng chủ yếu chứa nhôm. Trong công nghiệp, bôxít được tinh luyện thành ôxít nhôm thông qua công nghệ Bayer và sau đó được chuyển thành nhôm kim loại theo công nghệ Hall-Heroult.

Quặng bôxít là Al2O3 không tinh khiết có chứa các ôxít sắt (III) (Fe2O3) và ôxít silíc (SiO2). Nó được làm tinh khiết nhờ công nghệ Bayer: Al2O3 + 3 H2O + 2 NaOH --(nhiệt)--> 2NaAl(OH)4. Ôxít sắt (III) Fe2O3 không hòa tan trong dung dịch kiềm. Ô xít silíc SiO2 bị hòa tan thành silicat Si(OH)6−6. Trong quá trình lọc, Fe2O3 bị loại bỏ. Bổ sung thêm axít thì hiđrôxít nhôm (Al(OH)3) kết tủa. Silicat vẫn còn trong dung dịch. Sau đó, Al(OH)3 --(nhiệt)--> Al2O3 + 3 H2O. Al2O3 ở đây là alumina.

Các loại đá quý như hồng ngọcxaphia chủ yếu là ôxít nhôm, màu của chúng là do các tạp chất gây ra.

Ôxít nhôm là lớp bảo vệ cho nhôm kim loại chống lại tác động ăn mòn của không khí. Nhôm kim loại là một chất hoạt động hóa học mạnh với ôxy trong không khí và nó nhanh chóng tạo ra một lớp mỏng ôxít nhôm trên bề mặt. Lớp ôxít nhôm này rất vững chắc, không cho không khí thẩm thấu qua và nhôm không bị ôxí hóa tiếp. Độ dày và các thuộc tính của của lớp ôxít này có thể được tăng cường bằng quá trình gọi là anốt hóa. Một loạt các hợp kim, chẳng hạn như đồng thau-nhôm, khai thác thuộc tính này bằng cách cho thêm một lượng nhỏ nhôm vào hợp kim của đồngthiếc để tăng tính chống ăn mòn.

Ôxít nhôm là một chất cách nhiệt và cách điện tốt. Trong dạng tinh thể, nó được gọi là corunđum (Số CAS là 1302-74-5 và có độ cứng cao (theo thang độ cứng Mohs đạt tới 9) làm cho nó thích hợp để sử dụng như là vật liệu mài mòn và như là thành phần của các thiết bị cắt.

Ôxít nhôm dạng bột thường được sử dụng như là phương tiện cho ghi sắc kế.

Tháng 8 năm 2004, các nhà khoa học tại Hoa Kỳ làm việc cho 3M đã phát triển một kỹ thuật để tạo ra hợp kim của alumina và các nguyên tố đất hiếm để sản xuất thủy tinh gọi là alumina trong suốt.

Ôxít nhôm được đưa vào danh sách hóa chất của EPA năm 1988.

Tính chất hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Ôxít nhôm là một ôxít lưỡng tính nên vừa tác dụng với axít, vừa tác dụng với bazơ như:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

Tính bền[sửa | sửa mã nguồn]

Ion Al3+ có điện tích lớn(3+) và bán kính ion nhỏ(0,048 nm) bằng 1/2 bán kính ion Na+ hoặc 2/3 bán kính ion Mg2+ nên lực hút giữa ion Al3+ và ion O2- rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững.Do cấu trúc này mà Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy rấy cao(2050 độ C) và khó bị khử thành kim loại Al (nguồn:sách giáo khoa "HOÁ HỌC 12 Nâng cao")

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Trong vật liệu gốm[sửa | sửa mã nguồn]

Ôxít nhôm là một thành phần của vật liệu gốm alumina thuộc nhóm lưỡng tính. Chất này có thể nằm trong các nguồn như: caolanh, đất sét, fenspat, alumina vôi hóa, alumina ngậm nước.

Do alumina có nhiệt độ nóng chảy cao, vật liệu gốm sứ alumina vẫn giữ được 90% độ bền ở 1100 °C và được dùng để chế tạo các chi tiết cần có tính chịu nhiệt. Vật liệu gốm sứ alumina nung có thể cứng hơn cacbua vonfram hay ziricon và có tính chống mài mòn cực tốt do đó được dùng để chế tạo các chi tiết nghiền, dụng cụ & dao cắt, ổ bạc làm việc ở nhiệt độ cao và rất nhiều chi tiết cơ khí khác. Alumina là yếu tố quan trọng thứ hai sau silica (điôxít silíc). Cùng với silica và các ôxít trợ chảy, alumina ngăn chặn sự kết tinh (nhờ đó tạo thành thủy tinh – men ổn định).

Alumina là yếu tố chính làm tăng độ bền cho men: tăng độ bền kéo, giảm độ giãn nở nhiệt, tăng độ cứng và tăng khả năng chống ăn mòn hóa học. Thêm alumina nói chung làm tăng nhiệt độ nóng chảy của men; tuy nhiên, trong một số công thức có chứa xôđa-vôi (hiđrôxít natri- hiđrôxít canxi, thêm một lượng nhỏ alumina lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy. Tăng hàm lượng Al2O3 làm men "cứng" hơn, bền & ổn định hơn trên khoảng nhiệt độ rộng hơn (tuy nhiên hàm lượng cao quá có thể dẫn đến "crawling", lỗ kim và bề mặt thô ráp). Thêm alumina vào ngăn chặn sự kết tinh và hóa mờ của men trong quá trình làm nguội. Ngược lại, thêm một lượng nhỏ CaO giúp giảm độ nhớt của men nóng chảy (nghĩa là men chảy lỏng hơn).

Alumina vôi hóa không sử dụng làm nguồn cung cấp Al2O3 cho men nhưng alumina ngậm nước nghiền thật mịn có thể cung cấp Al2O3 và cho mặt men mờ xỉn. Cao lanh, fenspat, nephelin syenit là những nguồn cung cấp tốt nhất, trong đó lý tưởng nhất là cao lanh do nó còn ảnh hưởng quan trọng đến sự tạo thành huyền phù, độ keo... Trong công thức men, nên sử dụng tối đa fenspat và cao lanh làm nguồn cung cấp Al2O3 cho đến khi hàm lượng chất kiềm đạt tới mức giới hạn, sau đó bổ sung lượng alumina nếu cần bằng alumina ngậm nước.

Alumina là yếu tố khống chế độ chảy loãng của men nung (vì alumina giúp hình thành những mối liên kết chặt giữa ôxít trợ chảy và silica), giữ không cho men chảy loãng và chảy khỏi bề mặt phủ men. Đây là lý do nó được gọi là "ôxít trung gian".

Tỉ số silica trên alumina là chỉ số chính cho biết độ bóng mặt men. Khi không có bo, tỉ số silica trên alumina nhỏ hơn 5:1 thường cho mặt men khá mờ xỉn. Tỉ số lớn hơn 8:1 thường cho mặt men bóng nếu không có sự hiện diện của titan, kẽm, magiê hay canxi. Alumina ngậm nước có thể tạo bọt và làm đục men.

Alumina vôi hóa có thể được sử dụng trong thành phần thân đất sét thay cho đá lửa khi cần (làm thân nung cứng và trắng hơn) nhưng nó đắt hơn nhiều so với đá lửa.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]