Глинозем Al2O3
Алюминия окись, глинозём, Al2O3, соединение алюминия с кислородом; составная часть глин, исходный продукт для получения алюминия.
Алюминия окись, глинозём, Al2O3, соединение алюминия с кислородом; составная часть глин, исходный продукт для получения алюминия. Бесцветные кристаллы, tпл2050°С, tкип выше 3000°С. Известна в двух модификациях, a и g. Из них в природе встречается a-Al2O3 в виде бесцветного минерала корунда; кристаллы a-Al2O3, окрашенные окислами др. металлов в красный цвет — рубин, и в синий — сапфир, являются драгоценными камнями. Корунд кристаллизуется в гексагональной системе, плотность 3960 кг/м3, искусственно a-Al2O3 можно получить нагреванием выше 900°С гидроокиси алюминия или его солей. При нагревании алюминиевых солей в пределах 600—900°С образуется g-Al2O3, кубическая модификация, которая выше этой температуры необратимо переходит в a-Al2O3. Известны гидратированные (водные) формы Al2O3 различного состава. К гидроокисям алюминия относятся: гидраргиллит (гиббсит) Al(OH)3, входящий в состав многих бокситов, и искусственно получаемая неустойчивая форма Al(OH)3 — байерит. Известна и неполная гидроокись алюминия — AlOOH, существующая в двух модификациях — a (диаспор) и g (бёмит).
А. о. и её гидратированные формы нерастворимы в воде, обладают амфотерными свойствами — взаимодействуют с кислотами и щелочами. Природный корунд на воздухе химически инертен и негигроскопичен. Со щелочами интенсивно реагирует около 1000°С, образуя растворимые в воде алюминаты щелочных металлов. Медленнее реагирует с SiO2 и кислыми шлаками с образованием алюмосиликатов, разлагается сплавлением с KHSO4.
Сырьём для получения А. о. служат бокситы, нефелины, каолины и другое сырьё, содержащее Al. Бокситы всегда загрязнены окислами железа или кремневой кислотой. Для получения чистой А. о. бокситы перерабатывают нагреванием с CaO и Na2CO3 (сухой способ) или нагреванием с едким натром в автоклавах (способ Байера). При обоих способах А. о. в виде алюминатов переходит в раствор, который затем разлагают пропусканием двуокиси углерода либо добавлением заранее приготовленной гидроокиси алюминия. В первом случае разложение происходит по уравнению 2[AI(OH)4]- +CO2 ® 2Al(OH)3 + CO32- + Н2O. Разложение по второму способу основано на том, что раствор алюмината, полученный при нагревании в автоклаве, метастабилен. Добавляемая гидроокись алюминия ускоряет распад алюмината: [Al(OH)4]- ® Al(OH)3 + OH-. Полученную гидроокись алюминия прокаливают при 1200°С, в результате получается чистый глинозём.
Основное применение А. о. — производство алюминия. Корунд широко используют как абразивный материал (корундовые круги, наждак), а также для изготовления керамических резцов и чрезвычайно огнеупорных материалов, в частности «плавленого глинозёма», служащего для футеровки цементных печей. Из монокристаллов корунда, полученных плавкой порошка А. о. с добавками окислов Cr, Fe, Ti, V, изготовляют опорные камни в точных механизмах и ювелирные изделия.
Дистилляцией чистого алюминия при 1650°С в атмосфере водорода, содержащей пары воды, получены «усы» (нитеобразные кристаллы) из А. о., обладающие огромной прочностью, близкой к теоретической. «Усы» из сапфира (a-Al2O3) диаметром 2—3 мкм обладают прочностью 16 Гн/м2, диаметром 10 мкм — 11 Гн/м2', «усы» больших диаметров — 6,5 —7 Гн/м2 (1 Гн/м2 = 100 кгс/м2). Введение этих «усов» в конструкционные материалы, даже при условии частичного сохранения их прочности, позволяет получить ценные материалы для ракетостроения. Металлы, армированные такими волокнами, имеют более высокую прочность не только при низких, но и при высоких температурах.
Особым образом приготовленную т. н. активную А. о. в виде мелкокристаллического порошка применяют как адсорбент и катализатор, причём её адсорбционные (и каталитические) свойства в большой степени зависят от качества и обработки исходных материалов и от способа приготовления. Как адсорбент активную А. о. широко применяют для хроматографического анализа всевозможных органических и (реже) неорганических веществ. Гидроокиси алюминия служат для производства всевозможных его солей. Осторожным высушиванием студнеобразной гидроокиси получают алюмогель, пористое вещество, напоминающее фарфор, иногда прозрачное; алюмогель применяют в катализе; она служит одним из наиболее важных технических адсорбентов.
Алюминия окись, глинозём, Al2O3, соединение алюминия с кислородом; составная часть глин, исходный продукт для получения алюминия. Бесцветные кристаллы, tпл2050°С, tкип выше 3000°С. Известна в двух модификациях, a и g. Из них в природе встречается a-Al2O3 в виде бесцветного минерала корунда; кристаллы a-Al2O3, окрашенные окислами др. металлов в красный цвет — рубин, и в синий — сапфир, являются драгоценными камнями. Корунд кристаллизуется в гексагональной системе, плотность 3960 кг/м3, искусственно a-Al2O3 можно получить нагреванием выше 900°С гидроокиси алюминия или его солей. При нагревании алюминиевых солей в пределах 600—900°С образуется g-Al2O3, кубическая модификация, которая выше этой температуры необратимо переходит в a-Al2O3. Известны гидратированные (водные) формы Al2O3 различного состава. К гидроокисям алюминия относятся: гидраргиллит (гиббсит) Al(OH)3, входящий в состав многих бокситов, и искусственно получаемая неустойчивая форма Al(OH)3 — байерит. Известна и неполная гидроокись алюминия — AlOOH, существующая в двух модификациях — a (диаспор) и g (бёмит).
А. о. и её гидратированные формы нерастворимы в воде, обладают амфотерными свойствами — взаимодействуют с кислотами и щелочами. Природный корунд на воздухе химически инертен и негигроскопичен. Со щелочами интенсивно реагирует около 1000°С, образуя растворимые в воде алюминаты щелочных металлов. Медленнее реагирует с SiO2 и кислыми шлаками с образованием алюмосиликатов, разлагается сплавлением с KHSO4.
Сырьём для получения А. о. служат бокситы, нефелины, каолины и другое сырьё, содержащее Al. Бокситы всегда загрязнены окислами железа или кремневой кислотой. Для получения чистой А. о. бокситы перерабатывают нагреванием с CaO и Na2CO3 (сухой способ) или нагреванием с едким натром в автоклавах (способ Байера). При обоих способах А. о. в виде алюминатов переходит в раствор, который затем разлагают пропусканием двуокиси углерода либо добавлением заранее приготовленной гидроокиси алюминия. В первом случае разложение происходит по уравнению 2[AI(OH)4]- +CO2 ® 2Al(OH)3 + CO32- + Н2O. Разложение по второму способу основано на том, что раствор алюмината, полученный при нагревании в автоклаве, метастабилен. Добавляемая гидроокись алюминия ускоряет распад алюмината: [Al(OH)4]- ® Al(OH)3 + OH-. Полученную гидроокись алюминия прокаливают при 1200°С, в результате получается чистый глинозём.
Основное применение А. о. — производство алюминия. Корунд широко используют как абразивный материал (корундовые круги, наждак), а также для изготовления керамических резцов и чрезвычайно огнеупорных материалов, в частности «плавленого глинозёма», служащего для футеровки цементных печей. Из монокристаллов корунда, полученных плавкой порошка А. о. с добавками окислов Cr, Fe, Ti, V, изготовляют опорные камни в точных механизмах и ювелирные изделия.
Дистилляцией чистого алюминия при 1650°С в атмосфере водорода, содержащей пары воды, получены «усы» (нитеобразные кристаллы) из А. о., обладающие огромной прочностью, близкой к теоретической. «Усы» из сапфира (a-Al2O3) диаметром 2—3 мкм обладают прочностью 16 Гн/м2, диаметром 10 мкм — 11 Гн/м2', «усы» больших диаметров — 6,5 —7 Гн/м2 (1 Гн/м2 = 100 кгс/м2). Введение этих «усов» в конструкционные материалы, даже при условии частичного сохранения их прочности, позволяет получить ценные материалы для ракетостроения. Металлы, армированные такими волокнами, имеют более высокую прочность не только при низких, но и при высоких температурах.
Особым образом приготовленную т. н. активную А. о. в виде мелкокристаллического порошка применяют как адсорбент и катализатор, причём её адсорбционные (и каталитические) свойства в большой степени зависят от качества и обработки исходных материалов и от способа приготовления. Как адсорбент активную А. о. широко применяют для хроматографического анализа всевозможных органических и (реже) неорганических веществ. Гидроокиси алюминия служат для производства всевозможных его солей. Осторожным высушиванием студнеобразной гидроокиси получают алюмогель, пористое вещество, напоминающее фарфор, иногда прозрачное; алюмогель применяют в катализе; она служит одним из наиболее важных технических адсорбентов.