Avaa päävalikko

Alumiinioksidi eli alumina (Al2O3) on alumiinin oksidi. Yhdistettä käytetään suuria määriä valmistettaessa alumiinimetallia Hall–Héroult-menetelmällä, lisä- ja täyteaineina eri tuotteissa ja katalyyttinä. Alumiinioksidia esiintyy luonnossa puhtaana α-alumiinioksidina korundissa. Alumiinioksidia tuotetaan teollisesti Bayer-prosessilla. Vuonna 2015 maailmassa tuotettiin noin 115 miljoonaa tonnia alumiinioksidia.[3]

Alumiinioksidi
Oxid hlinitý.JPG
Corundum-3D-balls.png
Tunnisteet
CAS-numero 1344-28-1
Ominaisuudet
Molekyylikaava Al2O3
Moolimassa 101,96 g/mol
Ulkomuoto Valkoista kiinteää ainetta
Sulamispiste 2 072 °C[1]
Kiehumispiste 2 977 °C[1]
Tiheys 3,5 g/cm3[2]
Liukoisuus veteen Ei liukene[2]

Sisällysluettelo

OminaisuudetMuokkaa

Huoneenlämpötilassa puhdas alumiinioksidi on valkoista kiinteää ainetta. Sen sulamislämpötila on korkea (2 072 °C), eikä se liukene veteen eikä happoihin. Emäksisiin liuoksiin se sen sijaan liukenee aluminaatti-ioneina. Alumiinioksidista tunnetaan kiderakenteeltaan eroavat α-, χ-, η-, δ-, κ-, θ-, γ-, ja ς-muodot. Näistä stabiileja ovat rombinen α-muoto ja alkeiskopiltaan kuutiollinen γ-muoto. Aikaisemmin alumiinioksidilla katsottiin olevan vielä yksi muoto β-Al2O3, joka on kuitenkin osoittautunut natriumoksidin ja alumiinioksidin seokseksi Na2O·11Al2O3.[2][4]

Esiintyminen luonnossaMuokkaa

Alumiinioksidia esiintyy luonnossa puhtaana α-alumiinioksidina korundissa. Epäpuhtauksina olevat muut metalli-ionit värjäävät korundin, ja tällaisia muotoja ovat esimerkiksi rubiini ja safiiri. Monet muut alumiinimalmit ovat alumiinioksidin ja -hydroksidin seoksia.[4][5]

ValmistusMuokkaa

 
Alumiinioksidin tuotanto vuonna 2005 verrattuna prosentteina suurimpaan tuottajamaahan Australiaan

Alumiinioksidia tuotetaan Bayer-prosessilla bauksiitista, joka koostuu alumiinihydroksidimineraaleista, kuten gibbsiitista ja böhmiitistä. Mukana on usein myös rautaa ja silikaatteja sisältäviä mineraaleja. Bauksiittimineraali jauhetaan ja liuotetaan natriumhydroksidiin, jolloin alumiinioksidi liukenee natriumaluminaattina.[2][5][6][7]

Al2O3 + 2 NaOH → Na2AlO2 + H2

Seuraavassa vaiheessa natriumaluminaattiliuos jäähdytetään, laimennetaan vedellä ja siihen lisätään siemenkiteeksi alumiinihydroksidia, jotta saataisiin kiinteää alumiinihydroksidia. Viimeisessä vaiheessa alumiinihydroksidia kuumennetaan yli 1 100 °C:n (1 200–1 300 °C) lämpötilaan, jolloin se muuntuu alumiinioksidiksi.[5][6][7]

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

KäyttöMuokkaa

Suurin osa valmistetusta alumiinioksidista käytetään metallisen alumiinin tuotantoon Hall–Héroult-menetelmällä. Menetelmässä alumiinioksidin joukkoon lisätään kryoliittia. Alumiinioksidin ja kryoliitin seos sulatetaan teollisessa mittakaavassa 940–980 °C:n lämpötilassa,[8] ja alumiinia tuotetaan elektrolysoimalla sulatetta, jolloin alumiini pelkistyy katodilla.[5]

Alumiinioksidia käytetään maalien täyteaineena, paperiteollisuudessa, lasinvalmistuksessa, kovuutensa vuoksi hionta-aineena, katalyyttinä esimerkiksi rikinpoisto-operaatioissa ja katalyyttien kantajana, keinotekoisten korundin, rubiinin ja safiirin valmistuksessa, keraamisten materiaalien valmistuksessa, TLC-levyissä, hiilivetyjen kuivausaineena ja kemikaalien puhdistuksessa, laboratoriouunien pinnoitteena ja elektroniikkateollisuudessa.[2][5][4][9][10]

LähteetMuokkaa

  1. a b S. Gangolli: The Dictionary of Substances and Their Effects, s. 165. RSC Publishing, 1999. ISBN 978-0-85404-813-7. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  2. a b c d e E. M. Karamäki: Epäorgaaniset kemikaalit, s. 118. Kustannusliike Tietoteos, 1983. ISBN 951-9035-61-3.
  3. World Aluminium — Alumina Production world-aluminium.org.
  4. a b c Anthony John Downs: Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium, s. 248. Springer, 1993. ISBN 978-0-7514-0103-5. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  5. a b c d e L. Keith Hudson, Chanakya Misra, Anthony J. Perrotta, Karl Wefers & F. S. Williams : Aluminium oxide, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2002 Teoksen verkkoversio Viitattu 27.10.2010
  6. a b Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman: Inorganic chemistry, s. 1000. Academic Press, 2001. ISBN 978-0-12-352651-9. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  7. a b Amit Arora: Text Book Of Inorganic Chemistry, s. 380. Discovery Publishing House, 2005. ISBN 978-8183560139. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  8. Totten, George E.; MacKenzie, D. Scott (2003). Handbook of Aluminum: Volume 2: Alloy production and materials manufacturing. vol. 2. New York, NY: Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-0896-2
  9. George W. A. Milne: Gardner's commercially important chemicals, s. 20. John Wiley and Sons, 2005. ISBN 978-0-471-73518-2. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 27.10.2010). (englanniksi)
  10. J. Leonard, B. Lygo & G. Procter: Advanced Practical Organic Chemistry, s. 56. Taylor & Francis, 1998. ISBN 0-7487-4071-6. (englanniksi)

Aiheesta muuallaMuokkaa