Pagrindiniai rubino ir safyro komponentai yra aliuminio oksidas, kurio spalva skiriasi dėl kitų priemaišų. Rubino sudėtyje yra chromo oksido ir yra raudonos spalvos, o safyro - geležies oksido ir titano oksido bei yra mėlynos spalvos.
Pagrindiniame boksito komponente, boksitas yra didžiausias. Pramoniniu mastu boksitas išgryninamas į aliuminio oksidą Bayer procesu, o po to Hall-Héroult procesu paverčiamas metalu aliuminiu. Dėl šios priežasties metalinis aliuminis nėra lengvai korozuojamas ore: grynas metalinis aliuminis lengvai reaguoja su deguonimi, sudarydamas tankią plėvelę, dengiančią aliuminio paviršių. Šios plėvelės storį ir savybes galima padidinti anodiniu apdorojimu (apsauga nuo anodinės korozijos).
Fizinės savybės ir pagrindinės taikymo kryptys
Aliuminis yra geras elektros ir šilumos laidininkas. Dėl didelio kietumo aliuminis yra tinkamas naudoti kaip abrazyvinės medžiagos ir pjovimo įrankiai. Milteliai dažnai naudojami kaip terpė chromatografijai. 2004 m. rugpjūčio mėn. 3M mokslininkas sukūrė lydinį iš aliuminio ir retųjų žemių elementų, skirtą sustiprintam stiklui - skaidriam aliuminiui. Korundo milteliai turi didelį kietumą ir gali būti naudojami kaip abrazyviniai, poliravimo milteliai bei dirbtiniais brangakmeniais gaminti mechaniniuose guoliuose ar laikrodžiuose.
Aliuminis taip pat naudojamas kaip ugniai atspari medžiaga, naudojama aukštoje temperatūroje gaminant ugniai atsparias plytas, tiglius, porcelianą ir dirbtinius brangakmenius. Be to, jis yra žaliava aliuminio lydymui. Kalcinuojant vandenilį, gali susidaryti γ-Al2O3, pasižyminti stipria adsorbcija ir kataliziniu aktyvumu, todėl gali būti naudojamas kaip adsorbentas ir katalizatorius. Pagrindinis korundo komponentas yra α-Al2O3; γ-Al2O3 - kubinis sandarus amfototinis oksidas.
Cheminės formulės ir pagrindinės charakteristikos
Aliuminio oksido cheminė formulė yra Al2O3, molekulinė masė - 101,96. Korundas gamtoje yra α-Al2O3, kurių kristalai dažnai būna trigoniškai formuoti. α-Al2O3 lydymosi temperatūra - apie 2015 ± 15 °C, tankis - 3,965 g/cm3, kietumas - 8,8. Jis netirpsta vandenyje, rūgštyje ar šarmuose. γ-Al2O3 yra kubinis sandarus kristalas, netirpsta vandenyje, tačiau tirpus rūgštyje ir šarmuose, laikomas amfoteriniu oksidu. Bespalvė, skaidri forma vadinama baltuoju nefritu; rubinas - ryškiai raudona su trivalenčio chromo pėdsakais; safyras - ryškiai mėlyna su dvivalente geležies, trivalente geležies arba tetravalentinio titano pėdsakais. Korundo milteliai - pilko ar tamsiai juodos spalvos su nedaug trivalentės geležies.
Dirbtinis rubino monokristalas gali būti naudojamas lazerinėms medžiagoms gaminti. Be natūralių mineralų, rubinai gali būti gaunami tirpinant vandenilį vandenilio-deguonies liepsna. Naudojimo sritys apima tiksliųjų instrumentų, deimantų, šlifavimo diskų, poliravimo priemonių, ugniai atsparių medžiagų ir laikrodžių elektros izoliatorių guolius. Spalvingi aliuminio oksido formos naudojamos kaip dekoratyviniai brangakmeniai.
Pramoniniai taikymo sektoriai
- Metalo gamyba: Bayer metodas išgauna aliuminio oksidą iš boksito, o Hall-Héroult procesas paverčia jį metalu.
- Abrazyvinė medžiaga: aliuminio oksidas miltelių ir kruopų pavidalu šlifavimui, poliravimui ir šlifavimui, dėl didelio kietumo.
- Keramika ir ugniai atsparios medžiagos: aukšta lydymosi temperatūra, tvirtumas ir puikus terminis stabilumas, naudojama pjovimo įrankių, rutulinių guolių, uždegimo žvakių ir kitų pramoninių komponentų gamyboje.
- Elektros izoliacija: keramika kaip izoliatoriai plokštėse ir rezistoriuose.
- Chemijos pramonė: naudojamas kaip katalizatorius ir inertiška medžiaga įvairiose reakcijose (naftos chemija, polimerų gamyba).
- Medicinos taikymas: biologiškai suderinami implantai (ortopediniai ir dantų implantai) dėl kietumo ir atsparumo dilimui.
- Aplinkos apsauga: nuotekų valymas, koaguliantai vandenyje.
- Vartojimo prekės ir pakuotės: netoksiškumas, atsparumas korozijai - maisto pakavimui ir laikymo talpykloms.
- Pažangios medžiagos ir nanotechnologijos: nano dalelės pagerina polimerų ir kompozitų savybes.
Apskritai aliuminio oksidas yra labai svarbi chemine medžiaga, plačiai naudojama pramoninėje gamyboje ir aukštųjų technologijų srityse. Nuo metalo gamybos iki keramikos, elektronikos ir medicinos reikmenų jis vaidina lemiamą vaidmenį tobulinant technologijas ir gerinant produktų kokybę.
Aliuminio oksido cheminė formulė yra Al2O3, o alfa ir gamma formų atspalviai aiškiai apibrėžia skirtingus kristalinius modulius. γ-Al2O3 pasižymi stipria adsorbcija ir kataliziniu aktyvumu, todėl tinka kaip adsorbentas ir katalizatorius, o α-Al2O3 - dažnai randamas natūralioje formoje kaip korundas. Iš šio oksido gaunamas aukštos kokybės ugniai atsparus keramikinis pluoštas ir įvairios industrinės dalys.
| Formos | Atsparumas | Taikymas |
|---|---|---|
| α-Al2O3 | Atsparus korozijai, aukštas kietumas | Korundas, optiniai ir elektroniniai komponentai |
| γ-Al2O3 | Amfoterinis oksidas, adsorbcija | Katalizatoriai, adsorbentai |
Gamintojo ir vartotojo svarstymai apie kokybę: aukštos kokybės aliuminio oksidas reiškia didelio grynumo ir kokybės medžiagą, tinkamą naudoti aukštųjų technologijų srityse, pavyzdžiui, elektronikos ir elektros pramonėje. Daugelyje pritaikymų svarbiausia yra jo stabilumas cheminėms reakcijoms, atsparumas korozijai ir aukšta temperatūra.