Окси́д алюмі́нію (англ. aluminium oxide, нім. Aluminiumoxid) — неорганічна сполука алюмінію з киснем складу Al2O3. Являє собою білі кристали, хімічно дуже стійкі, температура плавлення 2050 °C. У воді оксид алюмінію не розчиняється і не взаємодіє з нею. Проявляє амфотерні властивості.
Алюміній оксид | |
---|---|
![]() структура Al2O3 | |
Назва за IUPAC | Алюміній оксид |
Інші назви | корунд, глинозем |
Ідентифікатори | |
Номер CAS | 1344-28-1 |
Номер EINECS | 215-691-6 |
DrugBank | DB11342 |
Назва MeSH | D01.056.050 і D01.650.550.050 |
ChEBI | 30187 |
RTECS | BD1200000 |
Код ATC | D10AX04 |
SMILES | [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3][1] |
InChI | InChI=1S/2Al.3O/q2*+3;3*-2 |
Номер Гмеліна | 11099 |
Властивості | |
Молекулярна формула | Al2O3 |
Густина | 3,97 г/см3 |
Тпл | 2043 °C |
Ткип | прибл. 3000 °C |
Розчинність (вода) | нерозчинний |
Розчинність (органічні розчинники) | розчинний |
Термохімія | |
Ст. ентальпія утворення ΔfH 298 | -1675,7 кДж/моль |
Ст. ентропія S 298 | 50,9 Дж/моль·К |
Теплоємність, c p | 79,0 Дж/моль·К |
Пов'язані речовини | |
Пов'язані речовини | оксид берилію |
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
Примітки картки |
Зустрічається у природі у вигляді мінералів корунду, рубіну, сапфіру. Сполуку застосовують для одержання алюмінію, виготовлення вогнетривів, абразивів, каталізаторів, сорбентів тощо.
Окрім оксиду Al2O3 існують також оксиди та AlO.
Поширення у природі
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWpMMk5rTDBKaGRYaHBkR1V1YW5Cbkx6SXdNSEI0TFVKaGRYaHBkR1V1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
Алюміній має високу хімічну активність і тому в природі зустрічається тільки у зв'язаному стані, у формі різних мінералів і гірських порід. Близько 250 різних мінералів містять алюміній. Проте основною сировиною для виробництва глинозему є боксит (приблизно 95 % світового виробництва глинозему). Пояснюється це головним чином тим, що вміст оксиду алюмінію в промислових сортах бокситу вищий, а кремнезему нижчий, ніж в інших алюмінієвих рудах, а також нефелінів та алунітів. Запаси сировинних матеріалів у світі в цілому обмежені, а в Україні взагалі немає промислових запасів цих мінералів.
Багато видів небокситової сировини вигідно відрізняються від бокситу тим, що містять у своєму складі, крім алюміній оксиду, й інші корисні елементи, як, наприклад, натрій і калій у нефеліні, лужні метали і сірку в алуніті й ін. Тому промислова переробка цих руд на глинозем, незважаючи навіть на знижений вміст у них оксиду алюмінію, цілком доцільна і вигідна, якщо переробку вести комплексно, тобто з використанням не тільки оксиду алюмінію, але й інших складових цих руд. Таким, наприклад, є виробництво глинозему з глинистої сировини, при якому поряд із глиноземом можна одержувати соду, поташ і цемент. Особливо це актуально для Донецької області, де багато родовищ глини, у тому числі з високим вмістом Al2O3. Наприклад часів'ярська особлива глина містить до 35 % Al2O3
Хімічні властивості
Оксид алюміню є малоактивною сполукою: не взаємодіє з водою, розведеними кислотами та лугами. Проте реагує з гарячими концентрованими кислотами й лугами, а також під час спікання, чим проявляє амфотерні властивості:
Взаємодіє також із кислотними та осно́вними оксидами:
Під дією коксу алюміній відновлюється з оксиду і переходить у солі:
При електролізі оксиду алюмінію у розплаві Na3[AlF6] на катоді виділяється чистий алюміній. Це промисловий спосіб його отримання:
Отримання
Промислове виробництво
Відкритий у 1899 р. Байєром так званий гідрохімічний спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів і донині є основним у світовій алюмінієвій промисловості. Цей спосіб досить ефективний і простий, але він може застосовуватися лише при використанні високоякісних, низькокремнистих бокситів з невеликим вмістом домішок. Світові запаси таких матеріалів обмежені. Широке поширення одержав спосіб спікання — більш дорогий, але універсальніший, сировиною для якого є боксити нижчої якості, нефеліни, алуніти, глиниста сировина, , кам'яновугільний попіл, й інші алюмосилікатні породи, запаси яких практично невичерпні. Тому переробка цієї сировини способом спікання на глинозем, незважаючи навіть на знижений вміст оксиду алюмінію, цілком доцільна і вигідна, тому що крім глинозему при способі спікання утворюються побічні корисні продукти. Крім класичних способів отримання глинозему — гідрохімічного та спікання, у виробництво впроваджені й інші апаратурно-технологічні схеми виробництва глинозему:
- паралельно і послідовно комбіновані способи для переробки низькокремнистих і висококремнистих бокситів,
- спосіб спікання для переробки висококремнистих бокситів і нефелінів,
- відновно-лужний спосіб для переробки алунітів, гідролужні способи для переробки низькоякісних бокситів і нефелінів.
Для переробки українських нефелінових сієнітів на глинозем розроблено декілька ефективних технологій: спрощений спосіб спікання; гідрохімічний спосіб (вилуговування); кислотні способи.
Одержання в лабораторії
Досліджується можливість отримати оксид алюмінію способом спікання з глинистої сировини. Як об'єкт дослідження взято глину часів'ярську особливу, яка має наступний хімічний склад: 35 % Al2O3, 4 % Na2O,K2O, 50 % SiO2, 0,5 % Fe2O3 і 1 % CaO (мас. %). В лабораторних умовах на основі глини складалися суміші для спікання з карбонатною породою (крейда). Крейда вводиться в шихту згідно з молярним співвідношенням СаО:SiO2, яке дорівнює 2,0 ± 0,03. Для отримання малорозчинного ортосилікату кальцію (2CaO-SiO2). Вихідні матеріали попередньо подрібнювались, дозувалися та ретельно змішувались. Підготовану шихту спікали при 1200 °C з витримкою впродовж 30 хвилин у муфельній електричній печі. Ця стадія направлена на зв'язування оксиду кремнію й переводу оксиду алюмінію до розчинної у воді сполуки. Цей процес характеризується наступною узагальненою хімічною реакцією:
Подрібнений спік для відділення алюмінатів лужних металів від решти спіку піддавали вилуговуванню. Вилуговування проводилося гарячим насиченим лужним розчином. Після вилуджування необхідно знекремнити розчин, тобто видалити кремнезем, який знаходиться у розчині, для підвищення якості глинозему. Знекремнення проводили у дві стадії. На першій стадії створюються умови для найповнішої кристалізації гідроалюмосилікату натрію. Друга стадія — це стадія глибокого знекремнення. Знекремнення проводилось довгим кип'ятінням розчину на електричній плитці.
Вилучення гідрату алюмінію здійснювалось шляхом карбонізації: протягом 5 годин за температури 80 °C крізь розчин повільно пропускався вуглекислий газ. При цьому сполуки натрію й калію, що містяться в розчині, переводяться у гідрокарбонати, що викликає випадіння гідрату алюмінію в осад. Процес відбувається за трьома такими реакціями:
На заключному етапі гідрат відфільтровувався. Попередні лабораторні дослідження показали, що можна вилучити приблизно 80 % оксиду алюмінію, який міститься у глині. Необхідні подальші дослідження, які повинні бути спрямовані на оптимізацію технології, на підвищення ефективності вилучення глинозему.
Застосування
Оксид алюмінію, або глинозем, є основним вихідним матеріалом для виробництва алюмінію. Крім цього, він використовується й в інших сферах народного господарства: для виробництва багатьох видів кераміки, різних сортів скла, нанесення покриттів для захисту металів від окиснення, дії агресивних середовищ і ерозійного зносу, і т. д.
Див. також
Джерела
- Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
Посилання
- http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc03/icsc0351.htm [ 1 листопада 2009 у Wayback Machine.]
- Aluminium oxide
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Oksi d alyumi niyu angl aluminium oxide nim Aluminiumoxid neorganichna spoluka alyuminiyu z kisnem skladu Al2O3 Yavlyaye soboyu bili kristali himichno duzhe stijki temperatura plavlennya 2050 C U vodi oksid alyuminiyu ne rozchinyayetsya i ne vzayemodiye z neyu Proyavlyaye amfoterni vlastivosti Alyuminij oksid struktura Al2O3 Nazva za IUPAC Alyuminij oksid Inshi nazvi korund glinozem Identifikatori Nomer CAS 1344 28 1Nomer EINECS 215 691 6DrugBank DB11342Nazva MeSH D01 056 050 i D01 650 550 050ChEBI 30187RTECS BD1200000Kod ATC D10AX04SMILES O 2 O 2 O 2 Al 3 Al 3 1 InChI InChI 1S 2Al 3O q2 3 3 2Nomer Gmelina 11099 Vlastivosti Molekulyarna formula Al2O3 Gustina 3 97 g sm3 Tpl 2043 C Tkip pribl 3000 C Rozchinnist voda nerozchinnij Rozchinnist organichni rozchinniki rozchinnij Termohimiya St entalpiya utvorennya DfHo 298 1675 7 kDzh mol St entropiya So 298 50 9 Dzh mol K Teployemnist co p 79 0 Dzh mol K Pov yazani rechovini Pov yazani rechovini oksid beriliyu Yaksho ne zaznacheno inshe dani navedeno dlya rechovin u standartnomu stani za 25 C 100 kPa Instrukciya z vikoristannya shablonu Primitki kartki Cya stattya pro oksid Al2O3 Pro inshi oksidi div Zustrichayetsya u prirodi u viglyadi mineraliv korundu rubinu sapfiru Spoluku zastosovuyut dlya oderzhannya alyuminiyu vigotovlennya vognetriviv abraziviv katalizatoriv sorbentiv tosho Okrim oksidu Al2O3 isnuyut takozh oksidi ta AlO Poshirennya u prirodiBoksit Virobnictvo glinozemu u sviti u vidsotkah dlya kozhnoyi okremo vzyatoyi krayini v 2005 roci porivnyano z liderom Avstraliyeyu 100 17 704 000 tonn Alyuminij maye visoku himichnu aktivnist i tomu v prirodi zustrichayetsya tilki u zv yazanomu stani u formi riznih mineraliv i girskih porid Blizko 250 riznih mineraliv mistyat alyuminij Prote osnovnoyu sirovinoyu dlya virobnictva glinozemu ye boksit priblizno 95 svitovogo virobnictva glinozemu Poyasnyuyetsya ce golovnim chinom tim sho vmist oksidu alyuminiyu v promislovih sortah boksitu vishij a kremnezemu nizhchij nizh v inshih alyuminiyevih rudah a takozh nefeliniv ta alunitiv Zapasi sirovinnih materialiv u sviti v cilomu obmezheni a v Ukrayini vzagali nemaye promislovih zapasiv cih mineraliv Bagato vidiv neboksitovoyi sirovini vigidno vidriznyayutsya vid boksitu tim sho mistyat u svoyemu skladi krim alyuminij oksidu j inshi korisni elementi yak napriklad natrij i kalij u nefelini luzhni metali i sirku v aluniti j in Tomu promislova pererobka cih rud na glinozem nezvazhayuchi navit na znizhenij vmist u nih oksidu alyuminiyu cilkom docilna i vigidna yaksho pererobku vesti kompleksno tobto z vikoristannyam ne tilki oksidu alyuminiyu ale j inshih skladovih cih rud Takim napriklad ye virobnictvo glinozemu z glinistoyi sirovini pri yakomu poryad iz glinozemom mozhna oderzhuvati sodu potash i cement Osoblivo ce aktualno dlya Doneckoyi oblasti de bagato rodovish glini u tomu chisli z visokim vmistom Al2O3 Napriklad chasiv yarska osobliva glina mistit do 35 Al2O3Himichni vlastivostiOksid alyuminyu ye maloaktivnoyu spolukoyu ne vzayemodiye z vodoyu rozvedenimi kislotami ta lugami Prote reaguye z garyachimi koncentrovanimi kislotami j lugami a takozh pid chas spikannya chim proyavlyaye amfoterni vlastivosti A l 2 O 3 6 H C l c o n c 2 A l C l 3 3 H 2 O displaystyle mathrm Al 2 O 3 6HCl conc rightarrow 2AlCl 3 3H 2 O A l 2 O 3 2 N a O H 3 H 2 O 2 N a A l O H 4 displaystyle mathrm Al 2 O 3 2NaOH 3H 2 O rightarrow 2NaAl OH 4 A l 2 O 3 2 N a O H 900 1100 o C N a A l O 2 H 2 O displaystyle mathrm Al 2 O 3 2NaOH rightarrow 900 1100 o C NaAlO 2 H 2 O Vzayemodiye takozh iz kislotnimi ta osno vnimi oksidami A l 2 O 3 3 N 2 O 5 35 40 o C 2 A l N O 3 3 displaystyle mathrm Al 2 O 3 3N 2 O 5 xrightarrow 35 40 o C 2Al NO 3 3 A l 2 O 3 M g O 1600 o C M g A l O 2 2 displaystyle mathrm Al 2 O 3 MgO xrightarrow 1600 o C Mg AlO 2 2 Pid diyeyu koksu alyuminij vidnovlyuyetsya z oksidu i perehodit u soli 2 A l 2 O 3 9 C 1800 o C A l 4 C 3 6 C O displaystyle mathrm 2Al 2 O 3 9C xrightarrow 1800 o C Al 4 C 3 6CO A l 2 O 3 2 C 3 C l 2 800 900 o C 2 A l C l 3 3 C O displaystyle mathrm Al 2 O 3 2C 3Cl 2 xrightarrow 800 900 o C 2AlCl 3 3CO Pri elektrolizi oksidu alyuminiyu u rozplavi Na3 AlF6 na katodi vidilyayetsya chistij alyuminij Ce promislovij sposib jogo otrimannya 2 A l 2 O 3 e l e c t r o l y s i s 900 o C 4 A l 3 O 2 displaystyle mathrm 2Al 2 O 3 xrightarrow electrolysis 900 o C 4Al 3O 2 uparrow OtrimannyaPromislove virobnictvo Vidkritij u 1899 r Bajyerom tak zvanij gidrohimichnij sposib oderzhannya oksidu alyuminiyu z boksitiv i donini ye osnovnim u svitovij alyuminiyevij promislovosti Cej sposib dosit efektivnij i prostij ale vin mozhe zastosovuvatisya lishe pri vikoristanni visokoyakisnih nizkokremnistih boksitiv z nevelikim vmistom domishok Svitovi zapasi takih materialiv obmezheni Shiroke poshirennya oderzhav sposib spikannya bilsh dorogij ale universalnishij sirovinoyu dlya yakogo ye boksiti nizhchoyi yakosti nefelini aluniti glinista sirovina kam yanovugilnij popil j inshi alyumosilikatni porodi zapasi yakih praktichno nevicherpni Tomu pererobka ciyeyi sirovini sposobom spikannya na glinozem nezvazhayuchi navit na znizhenij vmist oksidu alyuminiyu cilkom docilna i vigidna tomu sho krim glinozemu pri sposobi spikannya utvoryuyutsya pobichni korisni produkti Krim klasichnih sposobiv otrimannya glinozemu gidrohimichnogo ta spikannya u virobnictvo vprovadzheni j inshi aparaturno tehnologichni shemi virobnictva glinozemu paralelno i poslidovno kombinovani sposobi dlya pererobki nizkokremnistih i visokokremnistih boksitiv sposib spikannya dlya pererobki visokokremnistih boksitiv i nefeliniv vidnovno luzhnij sposib dlya pererobki alunitiv gidroluzhni sposobi dlya pererobki nizkoyakisnih boksitiv i nefeliniv Dlya pererobki ukrayinskih nefelinovih siyenitiv na glinozem rozrobleno dekilka efektivnih tehnologij sproshenij sposib spikannya gidrohimichnij sposib vilugovuvannya kislotni sposobi Oderzhannya v laboratoriyi Doslidzhuyetsya mozhlivist otrimati oksid alyuminiyu sposobom spikannya z glinistoyi sirovini Yak ob yekt doslidzhennya vzyato glinu chasiv yarsku osoblivu yaka maye nastupnij himichnij sklad 35 Al2O3 4 Na2O K2O 50 SiO2 0 5 Fe2O3 i 1 CaO mas V laboratornih umovah na osnovi glini skladalisya sumishi dlya spikannya z karbonatnoyu porodoyu krejda Krejda vvoditsya v shihtu zgidno z molyarnim spivvidnoshennyam SaO SiO2 yake dorivnyuye 2 0 0 03 Dlya otrimannya malorozchinnogo ortosilikatu kalciyu 2CaO SiO2 Vihidni materiali poperedno podribnyuvalis dozuvalisya ta retelno zmishuvalis Pidgotovanu shihtu spikali pri 1200 C z vitrimkoyu vprodovzh 30 hvilin u mufelnij elektrichnij pechi Cya stadiya napravlena na zv yazuvannya oksidu kremniyu j perevodu oksidu alyuminiyu do rozchinnoyi u vodi spoluki Cej proces harakterizuyetsya nastupnoyu uzagalnenoyu himichnoyu reakciyeyu N a K 2 A l 2 O 3 2 S i O 2 4 C a C O 3 N a K 2 O A l 2 O 3 2 2 C a O S i O 2 4 C O 2 displaystyle mathrm Na K 2 cdot Al 2 O 3 cdot 2SiO 2 4CaCO 3 rightarrow Na K 2 O cdot Al 2 O 3 2 2CaO cdot SiO 2 4CO 2 Podribnenij spik dlya viddilennya alyuminativ luzhnih metaliv vid reshti spiku piddavali vilugovuvannyu Vilugovuvannya provodilosya garyachim nasichenim luzhnim rozchinom Pislya viludzhuvannya neobhidno znekremniti rozchin tobto vidaliti kremnezem yakij znahoditsya u rozchini dlya pidvishennya yakosti glinozemu Znekremnennya provodili u dvi stadiyi Na pershij stadiyi stvoryuyutsya umovi dlya najpovnishoyi kristalizaciyi gidroalyumosilikatu natriyu Druga stadiya ce stadiya glibokogo znekremnennya Znekremnennya provodilos dovgim kip yatinnyam rozchinu na elektrichnij plitci 3 C a O A l 2 O 3 m S i O 2 6 2 m H 2 O 3 m N a 2 C O 3 2 m H 2 O 3 C a C O 3 m N a 2 S i O 2 O H 2 2 N a A l O H 4 2 2 m N a O H displaystyle mathrm 3CaO cdot Al 2 O 3 cdot mSiO 2 cdot 6 2m H 2 O 3mNa 2 CO 3 2mH 2 O rightarrow 3CaCO 3 mNa 2 SiO 2 OH 2 2NaAl OH 4 2 2 m NaOH Viluchennya gidratu alyuminiyu zdijsnyuvalos shlyahom karbonizaciyi protyagom 5 godin za temperaturi 80 C kriz rozchin povilno propuskavsya vuglekislij gaz Pri comu spoluki natriyu j kaliyu sho mistyatsya v rozchini perevodyatsya u gidrokarbonati sho viklikaye vipadinnya gidratu alyuminiyu v osad Proces vidbuvayetsya za troma takimi reakciyami 2 N a O H C O 2 N a 2 C O 3 H 2 O displaystyle mathrm 2NaOH CO 2 rightarrow Na 2 CO 3 H 2 O N a A l O H 4 N a O H A l O H 3 displaystyle mathrm NaAl OH 4 rightarrow NaOH Al OH 3 N a 2 C O 3 2 A l O H 3 N a 2 O A l 2 O 3 2 C O 2 2 H 2 O 2 N a O H displaystyle mathrm Na 2 CO 3 2Al OH 3 rightarrow Na 2 O cdot Al 2 O 3 cdot 2CO 2 cdot 2H 2 O 2NaOH Na zaklyuchnomu etapi gidrat vidfiltrovuvavsya Poperedni laboratorni doslidzhennya pokazali sho mozhna viluchiti priblizno 80 oksidu alyuminiyu yakij mistitsya u glini Neobhidni podalshi doslidzhennya yaki povinni buti spryamovani na optimizaciyu tehnologiyi na pidvishennya efektivnosti viluchennya glinozemu ZastosuvannyaOksid alyuminiyu abo glinozem ye osnovnim vihidnim materialom dlya virobnictva alyuminiyu Krim cogo vin vikoristovuyetsya j v inshih sferah narodnogo gospodarstva dlya virobnictva bagatoh vidiv keramiki riznih sortiv skla nanesennya pokrittiv dlya zahistu metaliv vid okisnennya diyi agresivnih seredovish i erozijnogo znosu i t d Div takozhAlund Viluchennya glinozemu z vidhodiv vuglezbagachennya Glinozemnij cementDzherelaDerkach F A Himiya Lviv Lvivskij universitet 1968 312 s Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 Posilannyahttp www ilo org public english protection safework cis products icsc dtasht icsc03 icsc0351 htm 1 listopada 2009 u Wayback Machine Aluminium oxide d Track Q278487