Structure d'oxyde d'aluminium, propriétés, utilisations, nomenclature

Il oxyde d'aluminium, Également appelé alumine, oxyde d'aluminium, corindon ou trioxyde d'aluminium, c'est un composé inorganique dont la formule chimique est à la₂SOIT₃. C'est un oxyde amphotéro, bien qu'il puisse devenir, en raison d'un traitement, un composé presque inerte.

Il a une grande dureté, une résistance à la corrosion et une forte résistance électrique. Ces propriétés, entre autres, ont permis à l'oxyde d'aluminium d'avoir de nombreuses applications, telles que: isolation électrique, matériaux abrasifs, implants osseux et dents, etc.

La bauxite est la principale source d'obtention d'oxyde d'aluminium. Le Corindon, en revanche, est un minéral d'oxyde d'aluminium qui est à l'état libre sous la forme de α-al₂SOIT₃. Le Corindon a une dureté de 9.0, et en raison de certaines impuretés, il produit des pierres précieuses, comme le saphir et le rubis.

L'électrolyse d'oxyde d'aluminium a servi de base à l'isolation en aluminium par Humphry Davy en 1808. Cette même méthode, avec quelques adaptations, est actuellement utilisée dans la production d'aluminium métallique.

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Structure

Structure cristalline de la phase α-AL2O3 ou Corindon

Le Corindon ou la phase α-al₂SOIT₃, Parce qu'il s'agit d'un polymorphe thermodynamiquement plus stable pour l'oxyde d'aluminium, sa structure (image supérieure) est considérée comme le principal au moment de sa caractérisation. Cette structure est trigonale, avec les ions au³⁺ entouré de six ou^2-, et donc, établissant octaedros al₆ avec des interactions al-o u al-o.

En plus du Corindón, Al₂SOIT₃ Il existe également comme d'autres polymorphes métastables, notamment: γ-al₂SOIT₃ et η-al₂SOIT₃ (cubic), θ-at₂SOIT₃ (monoclinique), χ-al₂SOIT₃ (hexagonal), κ-al₂SOIT₃ (Ortorrombique) et δ-al₂SOIT₃ (Tétragonal ou ortorrombique).

Comme l'al₂SOIT₃, Les octaèdres "se brisent" dans Tetrahedros al₄ o pentaedros alo₅. Une fois fondu et refroidi à nouveau, vous pouvez obtenir un oxyde d'aluminium vitreux, c'est-à-dire amorphe, avec des mélanges de polyède alm₅ déjà₆.

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Propriétés d'oxyde d'aluminium

Revêtement d'oxyde d'aluminium

Apparence physique

Poudre cristalline solide ou blanche

Masse molaire

101.96 g / mol

Odeur

Toilettes

Densité

3.798 g / cm³

Point de fusion

2072 ºC

Point d'ébullition

2977 ºC

Solubilité

Insoluble dans tous les solvants, y compris l'eau.

Conductivité thermique

30 w · m^-1· K^-1. Malgré son utilisation en céramique, il a une conductivité thermique relativement élevée.

Indice de réfraction

1.768-1.760

Dureté

C'est un composé qui présente une dureté très élevée, avec une valeur de 9.0 sur l'échelle de dureté MOHS sous forme d'oxyde d'aluminium α (Corindón) (Corindón).

Résistivité électrique

À 300 ° C: 1.2 x 10¹³ Ohms · cm. L'oxyde d'aluminium ou d'alumine est donc un isolant électrique.

Réactivité

L'al₂SOIT₃ En dépit de réagir faiblement avec les alcalis, et dans une plus grande mesure avec les acides, il est considéré comme un amphoter chimique. Cependant, lorsqu'il est chauffé à plus de 800 ° C, il acquiert un état presque inerte à l'action des acides.

Cet oxyde est responsable de la protection de l'aluminium devant les agents corrosifs environnementaux, car il couvre fermement la surface du métal sans s'effondrer ni fissure.

Nomenclature

La nomenclature d'Al₂SOIT₃ est simple. Systématiquement connu sous le nom de trioxyde de diaununum. Comme cet oxyde d'aluminium existe, dans sa nomenclature en stock, le métal Valence (III) n'est pas spécifié. De plus, son nom est traditionnellement résumé à l'oxyde d'aluminium, en ayant une seule valence.

Utilisations / applications

Verre

L'oxyde d'aluminium intervient dans l'élaboration du verre d'aluminium-silicato. Ce verre réfractaire, résistant aux chocs thermiques, peut être utilisé à des températures plus élevées que le verre de bore-silicate; Bien qu'il ait une résistance chimique plus faible.

L'ajout d'une petite quantité de magnésie transforme le verre opaque d'alumine en translucide, pouvoir être utilisé comme récipient à gaz dans les ampoules de vapeur de sodium haute pression. Il est également utilisé dans la préparation de suspensions de revêtement de certains types de lampes fluorescentes.

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Catalyseur

L'alumine activée a une caractéristique granulaire et poreuse qui peut avoir une activité catalytique ou servir de soutien à l'activité d'autres catalyseurs. Parmi d'autres processus, l'alumine intervient dans la catalyse de la polymérisation de l'oxyde d'éthylène.

Activité microbicide

Les particules d'oxyde de nano-aluminium adhèrent à la surface des bactéries, provoquant leur mort. De même, un effet similaire sur le champignon du genre Candida a été mis en évidence.

Isolant électrique

L'oxyde d'aluminium a une résistivité électrique élevée, ce qui lui donne la possibilité d'agir comme isolant électrique. Par conséquent, il est utilisé dans les packages de circuits intégrés. Il est également utilisé dans les appareils supraconducteurs et comme condenseur diélectrique ou condensateur. De plus, il est utilisé comme isolant dans les bougies électriques.

Abrasif

Le Corindon, le cristallin et le plus dur de l'oxyde d'aluminium, sert à construire des outils abrasifs. Source: Rob Lavinsky, Irocks.com-cc-by-sa-3.0, cc by-sa 3.0, via Wikimedia Commons

La dureté élevée du minéral Corindon lui permet d'être utilisée comme abrasive, de moins de coûts que les diamants, dans l'industrie et dans le forage pétrolier.

Le Corindon acquiert la forme précieuse de la pierre, comme le rubis rouge, en raison de la contamination par chrome; ou comme un saphir bleu, en raison de la pollution en fer et en titane. De nombreux types de papier de verre utilisés en métal et en bois ont des cristaux d'oxyde d'aluminium.

La ténacité ou la capacité d'éviter la rupture de l'oxyde d'aluminium augmente avec l'ajout de zircone ou de carbure de silicium, ce qui lui permet d'être utilisé dans les outils industriels de coupe. De plus, l'oxyde d'aluminium est utilisé dans les crèmes dentaires pour le polissage des dents.

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Certaines présentations d'oxyde d'aluminium sont également utilisées comme abrasifs par les dermatologues dans le traitement de certaines affections cutanées.

Déshumidificateur au gaz

L'oxyde d'aluminium est un composé avec une avide par eau, il peut donc être utilisé pour l'extraire des courants gazeux.

Ignifuge

Les nano-particules de l'hydroxyde d'oxyde d'aluminium (Bohemita) agissent comme un dissipateur de chaleur, libérant de l'eau et retardant l'apparence des flammes.

Implants de tissu dur

L'oxyde d'aluminium est un composé d'une grande dureté, chimiquement inerte et résistant à la corrosion, en plus d'avoir une couleur blanche. Pour ces qualités, il est utilisé comme substitut aux tissus durs tels que les os et les dents. De même, le matériau construit avec de l'oxyde d'aluminium a été utilisé dans le remplacement des articulations.

Obtention

Échantillon de bauxite. Source: Max.Kit, cc by-sa 4.0, via Wikimedia Commons

La bauxite est le principal minéral pour obtenir de l'oxyde d'aluminium, formé par le mélange de trois minéraux: gibbsite, laboehmita et diaspora.

L'oxyde d'aluminium est extrait de ses minéraux par la procédure Bayer. Il s'agit de la réaction de bauxite chaude avec l'hydroxyde de sodium, une réaction produite par l'aluminate de sodium [Naal (OH)₄]].

Lorsque la solution précédente est refroidie, la précipitation de l'hydroxyde d'aluminium est produite sous forme solide. Ensuite, cet hydroxyde est chauffé jusqu'à 1100 ° C, produisant de l'oxyde d'aluminium.

Les références

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