Was ist Tonerde?
Tonerde ist Aluminiumoxid, ein Oxid von Aluminium. Seine chemische Formel lautet Al2O3 und es ist ein weißer Feststoff mit einem hohen Schmelzpunkt. Es gibt mehrere Kristallstrukturen, darunter α-Tonerde und γ-Tonerde. Es ist als Hauptbestandteil von Korund, Rubinen und Saphiren bekannt.
α-Tonerde ist hitzebeständig, isolierend und chemisch beständig und wird als feuerfestes Material, Schneidwerkzeug und Schleifmittel verwendet. γ-Tonerde hat eine große spezifische Oberfläche und wird als Katalysatorträger verwendet.
Anwendungen von Tonerde
Tonerde kann durch Kalzinieren von Aluminiumhydroxid (chemische Formel: Al(OH)3) hergestellt werden. Tonerde gibt es in verschiedenen Kristallformen, von denen die stabilste und vielseitigste die α-Tonerde ist.
α-Tonerde hat einen extrem hohen Schmelzpunkt und eine hohe Hitzebeständigkeit. Außerdem ist es extrem hart und hat hervorragende Isoliereigenschaften und chemische Beständigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter feuerfeste Materialien, Zündkerzen, Halbleitersubstrate, Schleif- und Polierwerkzeuge und Tiegel.
Funktionsweise von Tonerde
Aluminium ist ein Element mit der Ordnungszahl 13 und sein Oxid, Aluminiumoxid (chemische Formel: Al2O3), wird Tonerde genannt. Aluminium ist in der Erdkruste reichlich vorhanden und ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element.
In der Natur kommt es als Korund vor. In Verbindung mit geringen Mengen Eisen, Chrom und Titan wird es zu Rubin und Saphir. Aluminium ist auch in einem rötlich-braunen Erz namens Bauxit reichlich vorhanden. Bauxit wird in Natronlauge zu Natriumaluminat aufgelöst, das dann zu Aluminiumhydroxid hydrolysiert wird. Tonerde kann dann durch Sintern von Aluminiumhydroxid gewonnen werden.
Tonerde hat mehrere Kristallstrukturen, darunter α-Tonerde und γ-Tonerde. α-Tonerde gilt als besonders stabil. γ-Tonerde durchläuft beim Erhitzen auf hohe Temperaturen verschiedene Zwischenphasen und geht schließlich in α-Tonerde über. α-Tonerde hat einen Schmelzpunkt von über 2000 °C und ist hitzebeständig und hat eine hohe Härte.
Toxizität von Tonerde
Tonerde selbst ist nicht giftig und grundsätzlich unbedenklich. Beim Umgang mit Tonerde in Form von Staub muss jedoch eine Schutzausrüstung wie Schutzbrille und Staubmaske getragen werden, da Tonerde schädliche Auswirkungen auf Augen, Haut und Atemwege haben kann. Dem Sicherheitsdatenblatt für Tonerdeprodukte ist zu entnehmen, dass Tonerde beim Einatmen in der Lunge verbleibt und Reizungen verursacht.
Tonerde hat eine sehr hohe Mohshärte von 9 und zeichnet sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit aus. Aus diesem Grund wird es als biomedizinische Keramik verwendet. Beispiele hierfür sind künstliche Gelenke und künstliche Knochen. Bei diesen Anwendungen ist es sehr wichtig, dass auch nach langfristiger Implantation in den menschlichen Körper keine Schäden auftreten. Frühere Studien haben negative Ergebnisse bei biologischen Sicherheitstests wie akuten Toxizitätstests und hämolytischen Tests gezeigt. Es wurde auch berichtet, dass Tonerde selbst nicht krebserregend ist.
Unterschiede zwischen Keramiken und Tonerde
Tonerde ist ein anorganisches Material innerhalb der Keramik.
Ursprünglich bezog sich der Begriff Keramik auf keramische Erzeugnisse wie Töpferwaren, Glas und Zement, in den letzten Jahren jedoch auf alle Erzeugnisse, die durch Erhitzen anorganischer Materialien bei hohen Temperaturen und durch Brennen hergestellt werden. Zu den verwendeten anorganischen Materialien gehören Tonerde, Zirkoniumdioxid, Siliziumnitrid und Siliziumkarbid. Auch innerhalb der Keramik gibt es detaillierte Klassifizierungen, wie z. B. Altkeramik und Feinkeramik, die auf den verwendeten Materialien und Herstellungsmethoden basieren. Produkte, die aus natürlichen Materialien wie Ton und Quarzstein hergestellt werden, werden als Altkeramik bezeichnet. Ein typisches Beispiel ist Keramik.
Produkte, die aus natürlichen Materialien hergestellt werden, die zur Erhöhung ihrer Reinheit modifiziert wurden, oder aus Materialien, deren Zusammensetzung, Partikelgröße oder andere Eigenschaften künstlich hergestellt wurden, werden dagegen als Feinkeramik bezeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen keramischen Produkten hat Feinkeramik eine hohe Funktionalität und einen hohen Mehrwert. Aus diesem Grund ist Feinkeramik zu einem unverzichtbaren Edelmetall in verschiedenen Bereichen wie elektronischen Materialien und Biomaterialien geworden. Tonerde selbst ist ein keramisches Material, aber hoch gereinigte Tonerde gehört zu dieser Kategorie der Feinkeramik.