Oxid hlinitý

12. duben 2012 | 15.10 |
› 

Oxid hlinitý (Al2O3) je krystalická látka, obvykle bílé barvy, která vzniká při spalování hliníku nebo dehydratací hydroxidu hlinitého. Oxid hlinitý se v přírodě vyskytuje jako velmi tvrdý nerost korund. Odrůdy korundu jsou smirek a drahé kameny – modrý safír a červený rubín. Surovinou pro výrobu oxidu hlinitého je bauxit. Jedná se o tepelně velmi odolnou sloučeninu, která má ovšem amfoterní povahu. Díky svojí netoxicitě se využívá jako plnivo do látek denní potřeby, slouží jako katalyzátor, díky vysoké tvrdosti se používá jako abrazivo a hlavně je meziproduktem při výrobě hliníku z bauxitu.

Oxid hlinitý je bílá prášková látka, ve vodě je nerozpustná, ale bobtná za vzniku hydroxidu hlinitého. Oxid hlinitý má amfoterní povahu, působením kyselin se rozpouští za vzniku solí hlinitých a působením zásad tvoří hlinitany. Má vysokou teplotu tání a varu a velmi vysokou tvrdost (v Mohsově stupnici 9).

Oxid hlinitý krystaluje v několika modifikacích bezvodých a několika modifikacích hydratovaných. V nejběžnější modifikaci α krystaluje korund, ta je trigonální (klencová, neboli romboedrická), modifikace β je šesterečná (hexagonální) a modifikace γ je krychlová (kubická). Jako monohydrát krystaluje oxid hlinitý Al2O3• H2O buď v bazálně centrované kosočtverečné (ortorhombické) modifikaci, která se v přírodě nachází jako minerál boehmit, nebo v čistě kosočtverečné a v té se v přírodě vyskytuje v minerálu diasporu. Jako trihydrát krystaluje oxid hlinitý Al2O3•3 H2O v jednoklonné modifikaci (monoklinické) a v té krystaluje v přírodě minerál gibbsit.

Korund je nejčastěji přirozeně se vyskytující krystalická forma oxidu hlinitého. Mnohem méně běžné rubíny a safíry jsou drahokamy - kvalitní formy korundu, které vděčí za své charakteristické barvy stopám iontů barevných kovů ve své struktuře. Rubíny mají charakteristicky sytě červenou barvu díky stopám iontů chromu a jejich laserové kvality se využívají v technice (první laser vyrobený v roce 1960 používal rubín, používají se však i jiné materiály). Safíry se vyskytují v různých barvevných odstínech modré a zelené a přechody mezi nimi, které jsou způsobeny příměsemi iontů železa a titanu.

V přírodě se dále vyskytují také hydratované podoby oxidu hlinitého. V podobě monohydrátu Al2O3• H2O se v přírodě vyskytují 2 nerosty a to boehmit a diaspor, které se od sebe liší krystalovou modifikací. V podobě trihydrátu Al2O3•3 H2O se v přírodě vyskytuje gibbsit.

Oxid hlinitý se vyrábí z bauxitových rud. Chemickou podstatou bauxitu je směs všech hydratovaných forem oxidu hlinitého s dalšími nečistotami, které tvoří zejména oxidyželezagoethit a hematit a sklářský minerál kaolinit, od kterých je potřeba bauxit přečistit.

Čištění probíhá tzv. Bayerovým procesem, ve kterém dochází k dohydratování hlinité rudy až na hydroxid hlinitý. Ruda proto musí být velmi jemně namletá:

Al2O3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3

Až na oxid křemičitý SiO2 zůstanou všechny látky nerozpuštěny. Po filtraci této základní směsi se odstraní oxidy železa. Následně se roztok ochladí, čímž se posune rovnováha ve prospěch tvorby hydroxidu hlinitého a křemičitany zůstanou v roztoku. Pevný podíl se oddělí a kalcinuje se (vysoce zahřeje), čímž dojde ke vzniku oxidu hlinitého.

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Takto vzniklý oxid hlinitý se označuje jako alumina a je to bílá práškovitá látka.

Největší množství oxidu hlinitého se zpracovává dále na hliník, obvykle tzv. Hallovým procesem. Při něm se surový oxid hlinitý vyrobený podle postupu v předchozím odstavci z bauxitu roztaví spolu s kryolitem v obří elektrické peci. Kryolit Na3[AlF6] slouží jako látka snižující teplotu tání oxidu hlinitého o 1 000 °C a značně tím snižuje náklady potřebné (méně energie na roztavení). Pec je tvořena ocelovouanodou a grafitovoukatodou, na které se vylučuje hliník. Roztavený hliník se potom z elektrické pece pomocí pump vypumpuje do předem určených lázní nebo rovnou do forem.

Jelikož je oxid hlinitý chemicky inertní, relativně netoxický a bílý, tak se využívá jako plnivo do plastických hmot, porcelánu, zubních cementů, barev a do opalovacích krémů.

Jako katalyzátor se využívá v široké škále reakcí ve všemožných odvětví průmyslu. Například se využívá v Clausově procesu výroby síry ze sirovodíku, který vzniká v továrnách při spalování a čistí se tak zplodiny spalování. Dále se používá v organické syntéze k dehydratacialkoholů na alkeny a na některé Ziegler-Nattovypolymerizace.

Velmi často se využívá tzv. abrazivum (zdrsňovadlo). V Mohsově stupnici má oxid hlinitý tvrdost 9 z 10 a patří tedy k nejtvrdším materiálům a v různých aplikacích proto nahrazuje o hodně dražší diamanty. Běžně se s ním dá setkat v podobě smirkového papíru. Setkat se s ním lze i v přípravcích na opravu poškrábaných CD/DVD disků. Stejné využití má i v zubních pastách, kam se také přidává. A jako ochranný prvek se používá v leštidlech na parkety, kterým má tak zaručit větší odolnost.

Lze využít ve filtrech na odstraňování vzdušné vlhkosti ze vzduchu. Oxid hlinitý má vynikající "savé" vlastnosti a v chemických laboratořích se využívá pro chromatografii. Ve zdravotnictví se využívá jako materiál pro výrobu umělých kyčelních kloubů.

Oxid hlinitý.JPGOxid hlinitý.PNG

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 0.00 (0x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

 zatím nebyl vložen žádný komentář