Оксид алюминия, свойства, получение, химические реакции. Оксид алюминия Al2o3 какая кислота

В виде самого обычного глинозема, его химическая формула - AL2O3. На вид это кристаллы, не имеющие цвета, которые при температуре в 2044°С начинают плавиться, а при достижении отметки в 3530 °С закипают.

В природном окружении единственной устойчивой модификацией вещества является корунд, имеющий плотность 3,99 г/см3. Это очень твердый образец, принадлежащий к девятому уровню по таблице Мооса. Величина коэффициента преломления составляет: для обыкновенного луча - 1,765, и 1,759 для необыкновенного. В природном окружении оксид алюминия часто содержит в себе различные оксиды металлов, поэтому, минерал корунда может приобретать различные оттенки своей окраски. Например, таковыми являются сапфиры, рубины и другие драгоценные камни. В таком виде оксид алюминия может быть получен и лабораторно-химическим способом. Для этого используют метастабильные формы А12О3 и разлагают их термическим способом. Также в качестве источника получения алюминия оксида лабораторным методом используют

Стандартная модификация соединения представляет собой тетрагоническую кристаллическую решетку, содержащую в своем составе примерно 1-2% воды. Можно получить и аморфный по своей структуре оксид алюминия - алюмогель, для чего гелевидный раствор AL(OH) 3 обезвоживают и получают вещество в виде пористой прозрачной массы.

Алюминия оксид совершенно нерастворим в воде, но может хорошо растворяться в криолите, разогретом до высокой температуры. Вещество амфотерно. Характерно такое свойство синтезированного алюминия оксида, как обратная зависимость температуры его образования и химической активности. Как искусственный (то есть полученный при температуре более 1200°С), так и природный корунд в обычной среде проявляют практически стопроцентную химическую инертность и полное отсутствие гигроскопичности.

Оксид начинает активно проявлять при температурах около 1000°С, когда он начинает интенсивно взаимодействовать с такими веществами, как различные щелочи, карбонаты При этом взаимодействии образуются алюминаты. Более медленно соединение вступает в реакции с SiO2 , а также различного рода шлаками кислыми. В результате этих взаимодействий получаются алюмосиликаты.

Алюмогели и оксид алюминия, которые получены путем обжига любого из гидроксидов алюминия при температуре не менее 550°С, обладают очень высокой гигроскопичностью, отлично вступают в и активно взаимодействуют с кислотными и щелочными растворами.

Как правило, в качестве сырья для получения алюминия оксида служат бокситы, алуниты, а также нефелины. При содержании в них рассматриваемого вещества более 6-7% производство ведется основным способом - методом Байера, а при меньшем содержании вещества используют метод спекания руды с известью или содой. Метод Байера представляет собой обработку измельченной породы в затем бокситы обрабатывают щелочными растворами при температуре 225-250°С. Полученный таким образом состав алюмината натрия разбавляют водным раствором и фильтруют. В процессе фильтрации шлам, содержащий оксид алюминия, свойства которого соответствуют стандартным, подвергают разложению на центрифугах. Такая технология дает возможность получать 50%-ный выход вещества. Кроме того, применение данного метода позволяет сохранить для использования в последующий операциях по выщелачиванию бокситов.

Как правило, полученный синтетическим методом алюминия оксид используют в качестве промежуточного материала для получения чистого алюминия. В промышленности он применяется в качестве сырья для изготовления огнеупорных материалов, абразивных и керамических режущих инструментов. Современные технологии активно применяют монокристаллы оксида алюминия в производстве часов, ювелирных изделий.

Как правило, в качестве сырья для получения оксида алюминия служат бокситы, алуниты, а также нефелины. При содержании в них оксида алюминия более 6−7% производство ведется основным способом - методом Байера, а при меньшем содержании вещества используют метод спекания руды с известью или содой.

Метод Байера - это гидрохимический способ получения глинозема из бокситов. Он представляет собой обработку измельченной породы в шаровых мельницах, затем бокситы обрабатывают щелочными растворами при температуре 225−250°С. Полученный таким образом состав алюмината натрия разбавляют водным раствором и фильтруют.

В процессе фильтрации шлам, содержащий оксид алюминия, свойства которого соответствуют стандартным, подвергают разложению на центрифугах. Выделяется около ½ образовавшегося при этом Аl (ОН) 3 . Его отфильтровывают и прокаливают во вращающихся печах или в кипящем слое при температуре ~ 1200 °C. В результате получается глинозем, содержащий 15−60% α-Аl 2 О 3 . Применение данного метода позволяет сохранить маточный раствор для использования в последующих операциях по выщелачиванию бокситов.

Метод спекания руды с известью или содой работает следующим образом: высококремнистую измельченную руду (нефелин и др.) смешивают с содой и известняком и спекают во вращающихся печах при 1250−1300 °С. Полученную массу выщелачивают водным щелочным раствором. Раствор алюмината Na отделяют от шлама, затем освобождают от SiO 2 , осаждая его в автоклаве при давлении около 0,6 Мпа, а затем известью при атмосферном давлении и разлагают алюминат газообразным СО 2 . Полученный Аl (ОН) 3 отделяют от раствора и прокаливают при температуре около 1200 °C. При переработке нефелина, помимо глинозема, получают Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 и цемент.

При производстве глинозема из алунитов одновременно получают H 2 SO 4 и K 2 SO 4 . Алунитовую руду обжигают при 500−580°С в восстановительной атмосфере и обрабатывают раствором NaOH по способу Байера.

Для производства высокопрочной корундовой керамики применяют порошок оксида алюминия, полученный термическим разложением некоторых солей алюминия, например, азотнокислого, алюмоаммиачных квасцов различной степени чистоты. Оксид алюминия, полученный при разложении солей, является высокодисперсным порошком γ-Al 2 O 3 (при прокаливании до 1200°С) и обладает большой химической активностью.

Для получения ультра- и нанодисперсных порошков Аl 2 O 3 , которые используются в технологии конструкционной и инструментальной керамики, широкое распространение получил способ совместного осаждения гидроксидов (СОГ) и плазмохимического синтеза (ПХС).

Сущность метода СОГ заключается в растворении солей алюминия, например, AlCl 3 в растворе аммиака и последующем выпадении образующихся гидратов в осадок. Процесс ведут при низких температурах и больших сроках выдержки. Полученные гидроксиды сушат и прокаливают, в результате образуется порошок Аl 2 O 3 с размером частиц 10−100 нм.

В технологии ПХС водный раствор Al (NO 3) 3 подается в сопло плазмотрона. В каплях раствора возникают чрезвычайно высокие температурные градиенты, происходит очень быстрый процесс синтеза и кристаллизации Аl 2 O 3 . Частицы порошка имеют сферическую форму и размер 0,1−1 мкм.

Краткая характеристика оксида алюминия:

Оксид алюминия – неорганическое вещество, не имеющее цвета.

Оксид алюминия содержит три атома кислорода и два атома алюминия.

Химическая формула оксида алюминия Al 2 O 3 .

В природе встречается в виде глинозема и корунда.

В воде не растворяется.

Амфотерный оксид. Проявляет в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства. Свои химические свойства проявляет будучи разогретым до высоких температур- порядка 1000 о С.

Модификации оксида алюминия:

Известны следующие кристаллические модификации оксида алюминия: α-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , κ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , χ-Al 2 O 3 .

Модификации оксида алюминия имеют различные плотности:

α-Al 2 O 3 – 3,99 г/см 3 ,

θ-Al 2 O 3 – 3,61 г/см 3 ,

γ-Al 2 O 3 – 3,68 г/см 3 ,

κ-Al 2 O 3 – 3,77 г/см 3 .

α-модификация оксида алюминия является единственной термодинамически стабильной формой Al 2 O 3 .

Физические свойства оксида алюминия*:

Примечание:

* оксида алюминия α-формы.

** — нет данных.

Получение оксида алюминия:

Оксид алюминия получают методом восстановления алюминием металлов из их оксидов: хрома , молибдена , вольфрама , ванадия и др. (металлотермия).

Он получается в результате следующих металлотермических реакций:

Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr (t = 800 o C);

3CuO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Cu (t = 1000-1100 o C) и т.д.

3. реакция оксида алюминия, углерода и азота:

Al 2 O 3 + 3С + N 2 → 2AlN + 3CО (t = 1600-1800 °C).

В результате реакции образуется соль – нитрид алюминия и оксид углерода.

4. реакция оксида алюминия с оксидом натрия :

Na 2 О + Al 2 O 3 → 2NaAlО 2 (t = 2000 °C).

В результате реакции образуется соль – алюминат натрия.

5. реакция оксида алюминия с оксидом калия :

K 2 О + Al 2 O 3 → 2KAlО 2 (t = 1000 °C).

В результате реакции образуется соль – алюминат калия.

6. реакция оксида алюминия с оксидом магния :

MgО + Al 2 O 3 → MgAl 2 О 4 (t = 1600 °C).

В результате реакции образуется соль – алюминат магния (шпинель).

7. реакция оксида алюминия с оксидом кальция :

CaО + Al 2 O 3 → Ca(AlО 2) 2 (t = 1200-1300 °C).

В результате реакции образуется соль – алюминат кальция.

8. реакция оксида алюминия с оксидом азота :

Al 2 O 3 + 3N 2 О 5 → 2Al(NO 3) 3 (t = 35-40 °C).

В результате реакции образуются соль – нитрат алюминия .

9. реакция оксида алюминия с оксидом кремния :

Al 2 O 3 + SiО 2 → Al 2 SiО 5 .

В результате реакции образуется соль – силикат алюминия. Реакция протекает при спекании реакционной смеси.

10. реакция оксида алюминия с гидроксидом натрия :

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 О (t = 900-1100 o C).

Сплавление оксида алюминия с сухим гидроксидом натрия. В результате реакции образуется соль – алюминат натрия и вода.

11. реакция оксида алюминия с гидроксидом калия :

Al 2 O 3 + 2KOH → 2KAlO 2 + H 2 О (t = 900-1100 o C).

Сплавление оксида алюминия с сухим гидроксидом калия. В результате реакции образуется соль – алюминат калия и вода.

12. реакция оксида алюминия с карбонатом натрия:

Al 2 O 3 + Na 2 СO 3 → 2NaAlO 2 + СО 2 (t = 1000-1200 o C).

В результате реакции образуется соль – алюминат натрия и оксид углерода.

13. реакция оксида алюминия с плавиковой кислотой:

Al 2 O 3 + 6HF → 2AlF 3 + 3H 2 O (t = 450-600 o C).

В результате химической реакции получается соль – фторид алюминия и вода.

14. реакция оксида алюминия с азотной кислотой:

Al 2 O 3 + 6HNO 3 → 2Al(NO 3) 2 + 3H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – нитрат алюминия и вода .

Аналогично проходят реакции оксида алюминия и с другими кислотами.

Мы отправляем его в воздух и запускаем в космос, ставим на плиту, строим из него здания, изготавливаем шины, мажем на кожу и лечим им язву... Вы еще не поняли? Речь идет об алюминии.

Попробуйте перечислить все области применения алюминия и обязательно ошибетесь. Скорее всего о существовании многих из них вы даже не подозреваете. Все знают, что алюминий - материал авиастроителей. Но как насчет автомобилестроения или, скажем. медицины? Знаете ли вы, что алюминий является пищевой добавкой Е-137, которая обычно используется как краситель, придающий продуктам серебристый оттенок?

Алюминий - элемент, который с легкостью образует устойчивые соединения с любыми металлами, кислородом, водородом, хлором и многими другими веществами. В результате подобных химических и физических воздействий получаются диаметрально разные по своим свойствам сплавы и соединения.

Использование оксидов и гидроксидов алюминия

Сферы применения алюминия настолько обширны, что для ограждения товаропроизводителей, конструкторов и инженеров от непреднамеренных ошибок, в нашей стране применение маркировки сплавов алюминия - стало обязательным. Каждому сплаву или соединению присваивается свое буквенно-цифровое обозначение, которое в дальнейшем позволяет быстро отсортировать их и направить для дальнейшей обработки.

Наиболее распространенные природные соединения алюминия - его оксид и гидроксид. в природе они существуют исключительно в виде минералов - корундов, бокситов, нефелинов, пр. - и в качестве глинозема. Применение алюминия и его соединений связано с ювелирной, косметологической, медицинской сферами, химической промышленностью и строительством.

Цветные, "чистые" (не мутные) корунды - это известные всем нам драгоценности - рубины и сапфиры. Однако по своей сути они - не что иное, как самый обычный оксид алюминия. Помимо ювелирной сферы, применение оксида алюминия распространяется на хим.промышленность, где он обычно выступает адсорбентом, а также на производство керамической посуды. Керамические котелки, горшочки, чашки обладают замечательными жаропрочными свойствами именно благодаря содержащемуся в них алюминию. Свое применение окись алюминия нашла и как материал для изготовления катализаторов. Нередко оксиды алюминия добавляют в бетон для его лучшего затвердевания, а стекло, в которое добавили алюминий, становится жаропрочным.

Перечень областей применения гидроксида алюминия выглядит еще более внушительно. Благодаря способности поглощать кислоту и оказывать каталитическое действие на иммунитет человека, гидроксид алюминия используется при изготовлении лекарств и вакцин от гепатитов типа "А" и "В" и столбнячной инфекции. Им также лечат почечную недостаточность, обусловленную наличием большого числа фосфатов в организме. Попадая в организм, гидроксид алюминия вступает в реакцию с фосфатами и образует неразрывные с ними связи, а затем естественным путем выводится из организма.

Гидроксид, в виду его отличной растворимости и не токсичности, нередко добавляют в пасту для чистки зубов, шампунь, мыло, примешивают к солнцезащитным средствам, питательным и увлажняющим кремам для лица и тела, антиперсперантам, тоникам, очищающим лосьонам, пенкам и пр. Если необходимо равномерно и стойко окрасить ткань, то в краситель добавляют немного гидроксида алюминия и цвет буквально "втравляется" в поверхность материи.

Применение хлоридов и судьфатов алюминия

Крайне важными соединениями алюминия являются также хлориды и сульфаты. Хлорид алюминия в естественном состоянии не встречается, однако его довольно просто получить промышленным путем из бокситов и каолинов. Применение хлорида алюминия ввиде катализатора довольно однобоко, но практически бесценно для нефтеперерабатывающей отрасли.

Алюминиевые сульфаты существуют в естественном состоянии в качестве минералов вулканических пород и известны своей способностью к абсорбации воды из воздуха. Применение сернокислого алюминия распространяется на косметическую и текстильную промышленность. В первой, он выступает в качестве добавки в антиперсперанды, во второй - в виде красителя. Интересно применение сульфата алюминия в составе реппелентов от насекомых. Сульфаты не только отпугивают комаров, мух и мошек, но и обезболивают место укуса. Однако несмотря на ощутимую пользу, сульфаты алюминия неоднозначно действуют на здоровье людей. Если вдохнуть или проглотить сульфат алюминия, можно получить серьезное отравление.

Алюминиевые сплавы - основные области применения

Искусственно полученные соединения алюминия с металлами (сплавы), в отличие от естественных образований, могут иметь такие свойства, какие пожелает сам производитель - достаточно изменить состав и количество легирующих элементов. На сегодняшний день существуют практически безграничные возможности для получения сплавов алюминия и их применения.

Самая известная отрасль использования алюминиевых сплавов - авиастроение. Самолеты практически полностью изготовлены из алюминиевых сплавов. Сплавы цинка, магния и алюминия дают небывалую прочность, используемую в обшивке самолетов и изготовлении деталей конструкции.

Аналогично используются алюминиевые сплавы и в строении кораблей, подводных лодок и мелкого речного транспорта. Здесь из алюминия наиболее выгодно делать надстроечные конструкции, они более чем в половину снижают вес судна, при этом не ухудшая их надежности.

Подобно самолетам и кораблям, автомобили с каждым годом все больше и больше становятся "алюминиевыми". Алюминий применяется не только в деталях кузова, теперь это еще и рамы, балки, стойки и панели кабины. Благодаря химической инертности алюминиевых сплавов, низкой подверженности коррозии и теплоизоляционным свойствам из сплавов алюминия изготавливают цистерны для перевозок жидких продуктов.

Широко известно применение алюминия в промышленности. Нефте- и газодобыча не были бы такими как сейчас, если бы не чрезвычайно коррозионстойкие, химически инертные трубопроводы из алюминиевых сплавов. Буры, сделанные из алюминия, весят в несколько раз меньше, а значит легко перевозятся и монтируются. И это не говря уже о разного рода, резервуарах, котлах и прочих емкостях...

Из алюминия и его сплавов производят кастрюли, сковороды, противни, половники и прочую домашнюю утварь. Алюминиевая посуда отлично проводит тепло, очень быстро нагревается, при этом легко чистится, не вредит здоровью и продуктам. На алюминиевой фольге мы запекаем мясо в духовке и выпекаем пироги, в алюминий упакованы масла и маргарины, сыры, шоколад и конфеты.

Крайне важная и перспективная область - применение алюминия в медицине. Помимо тех областей использования (вакцины, почечные лекарства, адсорбенты), о которых говорилось ранее, следует также упомянуть использование алюминия в лекарствах от язвы и изжоги.

Из всего вышесказанного можно сделать один вывод - марки алюминия и их применение слишком многообразны, чтобы посвящать им одну небольшую статью. Об алюминии лучше писать книги, ведь не зря же его называют "металлом будущего".

• Адсорбционная осушка газов. Высокая активность оксида алюминия при взаимодействии с полярными адсорбтивами (прежде всего, парами воды) обеспечивает глубокую осушку газов до точки росы минус 60°С и ниже. Он интенсифицирует полимеризацию непредельных углеводородов, образующихся при крекинге в стадии высокотемпературной десорбции. Однако возможность многократной температурной регенерации путем выжига коксовых отложений обеспечивает долголетнюю работу адсорбента как осушителя олефинсодержащих потоков. Важной положительной способностью оксида алюминия являетсяего водостойкость. Именно этот показатель часто определяет выбор оксида алюминия в качестве адсорбента для осушки и переработки сред, в которых присутствует капельная влага.
• Адсорбционная очистка масел (прежде всего трансформаторных). Амфотерный характер оксида алюминия делает его эффективным адсорбентом кислот – продуктов окисления масел, накопление которых снижает диэлектрические свойства масел.
• Применение в статических адсорбционных системах. Активный оксид алюминия находит применение как эффективный осушитель при консервации приборов и оборудования, а также для таких систем, как дыхательные клапаны цистерн, трансформаторы и т. д.
• Адсорбционная очистка газовых и жидкостных потоков от соединений, содержащих фтор-ионы . Способность оксида алюминия хемосорбировать фтор-ионы используется для очиcтки вод с повышенным содержанием фтора, улавливания паров HF из газов суперфосфатных и электролизных производств. См. также как избежать дополнительных финансовых затрат из-за плохой работы пневмосистемы

Рост потребности в активном оксиде алюминия обусловлен развитием таких процессов нефтепереработки, как риформинг, гидроочистка, гидрокрекинг (в которых используются катализаторы, содержащие 80-90% оксида алюминия), а также широким применением его в процессах адсорбции.

Вы можете купить оксид алюминия дешево, однако низкая стоимость не гарантирует качество товара. SORBIS GROUP предлагает Вам сорбенты только высшего качества по умеренным ценам. Будьте внимательны и остерегайтесь подделок!

АOA (черенок) – цилиндрической формы диаметром 3,0-3,5 мм.
АОА для адсорбционных осушителей воздуха с диаметром гранул: 4 – 11 мм.
АOA (шарик) – круглой или овальной формы диаметром 1,6 мм – 8 мм.

Активированный оксид алюминия широко используется в качестве осушителя природного газа. Промышленностью выпускается Окись алюминия нескольких марок и разной формы: гранулированный, цилиндрический и шариковый.
Преимуществом же оксида алюминия является стойкость по отношению к капельной влаге и обеспечение глубокой степени осушки – до точки росы -60°С в области высокого влагосодержания осушаемого газа.
При наличии в осушаемом газе капельной воды в целях предотвращения растрескивания основного слоя осушителя – силикагеля можно рекомендовать засыпать небольшой слой оксида алюминия на входе газа в колонну.