Estrutura de óxido de alumínio, propriedades, usos, nomenclatura

Ele óxido de aluminio, Também chamado de alumina, óxido de alumínio, corindon ou trióxido de alumínio, é um composto inorgânico cuja fórmula química é para o₂QUALQUER₃. É um óxido de anfótero, embora possa se tornar, devido ao tratamento, um composto quase inerte.

Tem grande dureza, resistência à corrosão e alta resistência elétrica. Essas propriedades, entre outras, permitiram que o óxido de alumínio tivesse inúmeras aplicações, como: isolamento elétrico, material abrasivo, implantes de ossos e dentes, etc.

A bauxita é a principal fonte para obter óxido de alumínio. O Corindon, por outro lado, é um mineral de óxido de alumínio que está no estado livre na forma de α-al₂QUALQUER₃. O Corindon tem uma dureza de 9.0, e devido a algumas impurezas, produz pedras preciosas, como safira e rubi.

A eletrólise de óxido de alumínio serviu de base para o isolamento de alumínio por Humphry Davy em 1808. Esse mesmo método, com algumas adaptações, é atualmente usado na produção metálica de alumínio.

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Estrutura

Estrutura cristalina da fase α-al2O3 ou Corindon

O Corindon ou a fase α-al₂QUALQUER₃, Por ser o polimorfo termodinamicamente mais estável para óxido de alumínio, sua estrutura (imagem superior) é considerada a principal no momento de sua caracterização. Esta estrutura é trigonal, com os íons para o³⁺ cercado por seis ou^2-, e, portanto, estabelecendo octadros al₆ com interações al-o u al-o.

Além do Corindón, Al₂QUALQUER₃ Também existe como outros polimorfos metaestáveis, incluindo: γ-al₂QUALQUER₃ e η-al₂QUALQUER₃ (cúbico), θ-AT₂QUALQUER₃ (monoclínico), χ-al₂QUALQUER₃ (hexagonal), κ-al₂QUALQUER₃ (Ortorrombic) e Δ-al₂QUALQUER₃ (Tetragonal ou ortorrombic).

Como o Al₂QUALQUER₃, Os octaedros estão "quebrando" em tetraedros al₄ o Pentaedros alo₅. Depois de derretido e esfriar novamente, você pode obter um óxido de alumínio vítreo, ou seja, amorfo, com misturas de poliedros alm₅ já o₆.

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Propriedades de óxido de alumínio

Peças de alumínio de metal fundido com revestimento de óxido de alumínio

Aparência física

Pó cristalino sólido ou branco

Massa molar

101.96 g/mol

Cheiro

Lavatório

Densidade

3.798 g/cm³

Ponto de fusão

2072 ºC

Ponto de ebulição

2977 ºC

Solubilidade

Insolúvel em todos os solventes, incluindo água.

Condutividade térmica

30 w · m^-1· K^-1. Apesar de seu uso de cerâmica, ele tem uma condutividade térmica relativamente alta.

Índice de refração

1.768-1.760

Dureza

É um composto que apresenta uma dureza muito alta, com um valor de 9.0 Na escala de dureza Mohs na forma de óxido de α-alumínio (Corindón).

Resistividade elétrica

A 300 ° C: 1.2 x 10¹³ Ohms · cm. O óxido de alumínio ou alumina é, portanto, um isolador elétrico.

Reatividade

Al₂QUALQUER₃ Apesar de reagir fracamente com álcalis e, em maior medida, com os ácidos, é considerado um anfóter químico. No entanto, quando é aquecido a mais de 800 ° C, adquire um estado quase inerte à ação dos ácidos.

Este óxido é responsável por proteger o alumínio em frente a agentes corrosivos ambientais, pois cobre firmemente a superfície do metal sem desmoronar ou rachadura.

Nomenclatura

A nomenclatura de Al₂QUALQUER₃ é simples. Sistematicamente conhecido como trióxido de diumumum. Como esse óxido de alumínio existe, em sua nomenclatura de ações, o Valencia de metal (III) não é especificado. Além disso, seu nome é tradicionalmente resumido para óxido de alumínio, tendo apenas uma valência.

Usa/aplicações

Vidro

O óxido de alumínio intervém na elaboração de vidro de alumínio-silicato. Este vidro refratário, resistente ao choque térmico, pode ser usado em temperaturas mais altas que o vidro de silicato de boro; Embora tenha menor resistência química.

A adição de uma pequena quantidade de magnésia transforma o vidro opaco de alumina em translúcido, podendo ser usado como um recipiente de gás nas lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão. Também é usado na preparação de suspensões de revestimento de certos tipos de lâmpadas fluorescentes.

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Catalisador

A alumina ativada tem uma característica granular e porosa que pode ter atividade catalítica ou servir como suporte para a atividade de outros catalisadores. Entre outros processos, a alumina intervém na catálise da polimerização do óxido de etileno.

Atividade microbicida

As partículas de óxido de nano-alumínio aderem à superfície das bactérias, causando sua morte. Da mesma forma, um efeito semelhante no fungo do gênero Candida foi evidenciado.

Isolador elétrico

O óxido de alumínio tem uma alta resistividade elétrica, o que lhe dá a capacidade de atuar como um isolador elétrico. Portanto, é usado em pacotes de circuito integrados. Também é usado em dispositivos supercondutores e como condensador dielétrico ou capacitores. Além disso, é usado como isolador em velas elétricas.

Abrasivo

O Corindon, o cristalino e mais resistente do óxido de alumínio, serve para construir ferramentas abrasivas. Fonte: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

A alta dureza do mineral de Corindon permite que ele seja usado como abrasivo, de menor custo que os diamantes, na indústria e na perfuração de petróleo.

O Corindon adquire a forma preciosa da pedra, como o rubi vermelho, por causa da contaminação do cromo; ou como safira azul, devido à poluição de ferro e titânio. Muitos tipos de lixa usados ​​em metal e madeira têm cristais de óxido de alumínio.

A tenacidade ou capacidade de evitar a ruptura do óxido de alumínio aumenta com a adição de zircônia ou carboneto de silício, o que permite que ele seja usado em ferramentas industriais de corte. Além disso, o óxido de alumínio é usado em cremes dentários para polimento de dentes.

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Também algumas apresentações de óxido de alumínio são usadas como abrasivos por dermatologistas no tratamento de certas condições de pele.

Desumidificador de gás

O óxido de alumínio é um composto com ávido pela água, para que possa ser usado para extraí -lo de correntes gasosas.

Retardador de chama

As nanopartículas de hidróxido de óxido de alumínio (Bohemita) atuam como um dissipador de calor, liberando água e atrasando a aparência das chamas.

Implantes de tecido duro

O óxido de alumínio é um composto de grande dureza, resistente a inertes quimicamente e de corrosão, além de ter uma cor branca. Para essas qualidades, é usado como substituto para tecidos duros, como ossos e dentes. Da mesma forma, o material construído com óxido de alumínio foi usado na substituição da articulação.

Obtenção

Amostra de bauxita. Fonte: máx.Kit, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

O bauxita é o principal mineral para obter óxido de alumínio, sendo formado pela mistura de três minerais: Gibbsite, Laboehmita e Diáspora.

O óxido de alumínio é extraído de seus minerais pelo procedimento da Bayer. Isso consiste na reação de bauxita quente com hidróxido de sódio, uma reação produzida por aluminato de sódio [Naal (OH)₄].

Quando a solução anterior é resfriada, a precipitação de hidróxido de alumínio é produzida em forma sólida. Então esse hidróxido é aquecido até 1100 ° C, produzindo óxido de alumínio.

Referências

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