Was ist Aluminiumoxid?
Aluminiumoxid ist ein Oxid von Aluminium.
In der industriellen Pfeilmineralogie wird es als Aluminiumoxid bezeichnet. Zu den Aluminiumoxiden gehört das γ-Aluminiumoxid und das stabilste α-Aluminiumoxid sowie mehrere andere Zwischenstufen der Aluminiumoxide.
Korund (Bauxit) ist ein natürliches Aluminiumoxid-Erz. Bauxit enthält große Mengen an Aluminiumoxid in Form von Hydraten. In der Industrie werden Aluminiumoxid und Aluminium hauptsächlich aus Bauxit hergestellt.
Anwendungen von Aluminiumoxid
Aluminiumoxid hat hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften und wird in vielen Bereichen als keramisches Material auf Oxidbasis verwendet. Es zeichnet sich durch einen hohen Schmelzpunkt und eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit aus.
Es kann daher in einer Vielzahl von feuerfesten Materialien verwendet werden, insbesondere in feuerfesten Steinen und Aggregaten. Es ist hoch korrosionsbeständig, chemisch stabil und kann für chemikalienbeständiges Porzellan und Rohrleitungsmaterialien für korrosive Flüssigkeiten verwendet werden.
Weitere Anwendungsbereiche sind hohe mechanische Festigkeit, Präzision und Abriebfestigkeit, und es wird häufig für Komponenten von Präzisionsgeräten verwendet, bei denen Festigkeit und Präzision erforderlich sind. Darüber hinaus weist es eine ausgezeichnete Biokompatibilität auf und eignet sich als Material für künstliche Gelenke und Implantate im medizinischen Bereich.
Eigenschaften von Aluminiumoxid
Aluminiumoxid hat einen Schmelzpunkt von 2072 °C und einen Siedepunkt von 2977 °C. Es ist ein weißes Pulver und unlöslich in Wasser, Diethylether und Ethanol. Es ist auch in Säuren und Laugen unlöslich und chemisch stabil.
Die starke Bindung von Aluminium an Sauerstoff im Aluminiumoxid erschwert die Trennung der einzelnen Aluminiumelemente. Das Hall-Héroult-Verfahren wurde jedoch in der Praxis eingesetzt, um Aluminium durch Elektrolyse zu schmelzen.
Struktur von Aluminiumoxid
Aluminiumoxid ist ein amphoteres Oxid von Aluminium mit der chemischen Formel Al2O3. Seine molare Masse beträgt 101,96 g/mol und seine Dichte 3,95-4,1 g/cm³.
Reines Aluminiumoxid wird als α-Aluminiumoxid bezeichnet, während das mit einem geringen Wasseranteil als γ-Aluminiumoxid bezeichnet wird. γ-Aluminiumoxid hat die chemische Formel Al2O3∙nH2O (0<n<0,6). γ-Aluminiumoxid wird durch starke Hitze zu α-Aluminiumoxid dehydriert.
α-Aluminiumoxid hat eine dreieckige Kristallstruktur, während γ-Aluminiumoxid eine kubische Kristallstruktur hat. γ-Aluminiumoxid hat eine große spezifische Oberfläche und ist als Katalysator nützlich. β-Aluminiumoxid hat die chemische Formel Na2O-11Al2O3.
Weitere Informationen über Aluminiumoxid
1. Herstellung von Aluminium(III)-oxid
Aluminium(III)-oxid kommt in der Natur als Saphir und Rubin sowie als Korund vor. Saphir und Rubin sind Varianten des Korunds.
Sie färben sich, wenn sie mit geringen Mengen an Metallionen verunreinigt sind, und werden als Edelsteine geschätzt. Rubine haben aufgrund von Chromverunreinigungen eine tiefrote Farbe. Saphir ist ein Korund, der aufgrund von Spuren von Titan und Eisen eine andere als die rote Farbe aufweist.
2. Synthese von Aluminium(III)-oxid
Aluminium(III)-oxid wird durch direkte thermische Zersetzung von Salzen wie Aluminiumsulfat bei 1200-1300 °C gewonnen.
Durch die Reaktion von Aluminiumchloriddämpfen mit Sauerstoff oder Wasserdampf bei Temperaturen über 1000 °C wird ebenfalls Aluminiumoxid in Pulverform gewonnen.
3. Eigenschaften von Aluminiumoxid (II) und Aluminiumoxid (I)
Neben dem Aluminiumoxid (III) (Al2O3) gibt es auch Aluminiumoxid (II) und Aluminiumoxid (I). Die chemische Formel für Aluminiumoxid (II) lautet AlO, während Aluminiumoxid (I) durch Al2O dargestellt wird.
Aluminiumoxid (II) wurde nachgewiesen, als eine mit Aluminium behandelte Granate in der oberen Atmosphäre explodierte. Es ist auch in den Absorptionsspektren von Sternen zu finden.
Aluminiumoxid (I) kann durch Erhitzen von Siliziummetall und Aluminiumoxid (III) auf 1800 °C im Vakuum hergestellt werden. Der Temperaturbereich, in dem es stabil existieren kann, liegt zwischen 1050 °C und 1600 °C. Es liegt daher meist als Gas vor.