Aliuminio oksidas yra viena iš svarbiausių pramoninių medžiagų, plačiai naudojama ne tik metalurgijoje. Ne-metalurginis aliuminio oksidas sudaro apie 8-10 % visos produkcijos ir apima daugiau nei 300 specializuotų tipų, tokių kaip didelio-grynumo aliuminio oksidas, itin smulkus -Al₂O3, -Al₂O3 ir aliuminio hidroksido dariniai. Aliuminio oksidas (Al2O3) yra balti milteliai, kurių lydymosi temperatūra yra maždaug 2050 laipsnių, o virimo temperatūra - 3000 laipsnių. Grynumą įtakoja žaliavos, kuro kokybė ir ugniai atsparaus pamušalo sąlygos. LOI atspindi likutinį drėgmės kiekį po deginimo. -fazės turinys rodo kalcinavimo laipsnį. Didesnis -Al₂O3 kiekis pagerina medžiagos stabilumą ir stiprumą. Dalelių dydis turi įtakos tekėjimui, sukepimui ir galutinio produkto veikimui. Tai atspindi aliuminio oksido miltelių takumą.
Aliuminio oksidas išlieka kertine medžiaga šiuolaikinėje pramonėje dėl savo išskirtinių šiluminių, mechaninių ir cheminių savybių. Optimizuodami grynumą, dalelių dydį ir deginimo sąlygas, gamintojai gali gaminti aukštos-kokybės aliuminio oksidą, pritaikytą sudėtingoms reikmėms. Oksidai yra cheminiai junginiai, sudaryti iš dviejų elementų: teigiamo elemento (metalo arba nemetalo) ir deguonies. Deguonis oksidais visada turi -2 krūvį. Kas yra oksidai? Oksidai yra medžiagos, sudarytos iš teigiamą krūvį turinčio elemento (metalo arba nemetalo) bei deguonies (O2-). Deguonies krūvis oksidams visada yra -2. Išimtis: Kai deguonis reaguoja su fluoru, susidaro ne oksidas, o fluoridas OF2. Šiuo atveju deguonis turi +2 krūvį, o fluoras turi -1 krūvį.
Oksidų klasifikacija
Oksidai skirstomi į keturias rūšis pagal jų chemines savybes ir gebėjimą reaguoti su kitomis medžiagomis.
- Baziniai oksidai - susidaro iš metalų ir deguonies. Jie reaguoja su vandeniu ir rūgštimis, sudarydami bazes arba druskos.
- Rūgštiniai oksidai - susidaro iš nemetalo ir deguonies. Jie reaguoja su vandeniu ir bazėmis, sudarydami rūgštis arba druskas.
- Amfoteriniai oksidai - turi tiek bazines, tiek rūgštines savybes. Reaguoja su rūgštimis ir su bazėmis, sudarydami druskas ir vandeniu.
- Indiferentiniai (neutralūs) oksidai - nereaguoja nei su rūgštimis, nei su bazėmis.
Aliuminis (Al) yra trečias pagal gausumą Žemės plutoje elementas, sudarantis apie 7,9% masės. Tai lengvas, sidabriškai baltas metalas, pasižymintis plastiškumu, kalumu, tąsumu, lengvu poliravimu ir anoduojamumu. Aliuminio tankis 2700 kg/m³, t. y. maždaug trečdaliu mažesnis už plieną. Dėl šių savybių aliuminis naudojamas įvairiose pramonės šakose. Veiksmingasis jo atsparumas korozijai pagrįstas plonu oksido plėvelės sluoksniu, kuris susidaro ant paviršiaus. Paslaugų ir pramonės paviršiai gali būti nuolat apsaugomi, o pažeidimo atveju greitai formuojasi naujas oksido sluoksnis. Pasisavimas - tai natūrali aliuminio paviršiaus pasyvacija.
Aliuminio oksidas pasižymi amfoterinėmis savybėmis, t. y. gali reaguoti tiek su rūgštimis, tiek su šarmais. Aliuminio oksido lydymosi temperatūra yra labai aukšta - 2072 °C. Tai viena kiečiausių gamtoje randamų medžiagų, nusileidžianti tik deimantui. Dėl šių savybių aliuminio oksidas plačiai naudojamas gaminant ugniai atsparias medžiagas, šlifavimo diskus, galąstuvus ir kitus abrazyvinius įrankius.
Aliuminio oksidacijos procesai ir poveikis
Aliuminio oksidacija vyksta reaguojant metalui su aplinkos deguonimi, formuojant ant paviršiaus ploną aliuminio oksido sluoksnį. Šis sluoksnis apsaugo metalą nuo tolesnės korozijos, tačiau laikui bėgant gali kaupti dulkes, dėmes ar formuoti naujus oksidacijos sluoksnius. Oksidacijos greitis priklauso nuo aplinkos veiksnių: didelė drėgmė, aukšta temperatūra ir sūrus vanduo spartina procesą. Chloridų jonai gali sukelti lokalizuotą koroziją, o pramoniniai teršalai gali didinti oksidacijos greitį. Oksiduotas paviršius paprastai būna matinis, baltas ir gali būti miltelių pavidalo.
Oksiduotas aliuminio paviršius gali būti šiurkštus, o kartais paviršiaus spalva šiek tiek keičiasi. Praktiniai aliuminio oksidacijos valymo būdai apima namų gamybos priemones (acto ir vandens tirpalas ar sodos pasta), komercinius valiklius ir poliravimo priemones, o taip pat mechaninį valymą su smulkiu šlifavimo popieriumi. Darbui su cheminėmis priemonėmis būtina apsaugoti rankas ir akis bei užtikrinti gerą ventiliaciją.
Aliuminio oksidacijos laipsnis junginiuose
Aliuminio oksidacijos laipsnis jo patvariuose junginiuose yra +3, todėl aliuminio atomai dažniausiai formuoja Al³⁺ jonus. Pateikiami kai kurie svarbūs aliuminio junginiai ir jų vaidmenys:
- Aliuminio oksidas (Al₂O₃) - labai tvirta ir karščiui atspari medžiaga, naudojama ugniai atspariosioms medžiagoms, abrazyvams ir kaip pagrindinė žaliava Hall-Héroult procesui.
- Aliuminio hidroksidas (Al(OH)₃) - amfoterinis junginys, susidarantis reaguojant aliuminio druskoms su šarmais.
- Aliuminio druskos: AlCl₃ (katalizatorius naftos perdirbime ir organinėje sintezėje).
- Aliuminio fluoridas (AlF₃) - svarbus elektrolitas, naudojamas aliuminio gamyboje.
- Aliuminio sulfatas (Al₂(SO₄)₃) - naudojamas odai rauginti, audiniams beicuoti ir kaip žaliava kitų junginių gamybai.
- Kalio-aliuminio alūnas (KAl(SO₄)₂·12H₂O) - naudojamas odai rauginti ir popieriaus gamybai.
Aliuminio lydiniai ir jų savybės
Nors grynas aliuminis yra gana minkštas, jo lydiniai su kitais elementais (pvz., vario, magniu, siliciu, manganu) pasižymi žymiai didesniu stiprumu, išlaikant lengvumą ir atsparumą korozijai. Svarbiausi aliuminio lydiniai yra:
- Duraliuminis - lydinys su apie 4% vario ir nedaug mangano bei magnio. Jis kietas, elastingas ir lengvai apdorojamas slėgiu, plačiai naudojamas aviacijoje.
- Siluminas - lydinys su 12-13% silicio. Tinka liejimui ir naudojamas įvairioms detalėms gaminti.
Aliuminio lydinių savybės - lengvumas, stiprumas, elektros ir šilumos laidumas - daro juos nepakeičiamomis medžiagomis modernioje pramonėje.
Pagrindinės fizinės ir cheminės savybės
| Savybė | Reikšmė |
|---|---|
| Cheminis ženklas | Al |
| Atominė masė | 26,98 |
| Tankis | 2,7 g/cm³ |
| Lydymosi temperatūra | 660 °C |
| Virimo temperatūra | 2327 °C |
| Elektrinis laidumas | ~61% vario laidumo |
| Šilumos laidumas | ~235 W/(m·K) |
| Oksidacijos laipsnis junginiuose | +3 |
| Atsparumas korozijai | aukštas (dėl Al₂O₃ plėvelės) |
| Amfoterinės savybės | Taip |
Aliuminio perdirbimas yra labai efektyvus ir ekologiškas procesas. Vienos tonos perdirbto aliuminio pagaminimui sunaudojama tik apie 5% energijos, reikalingos pagaminti naujam metalui iš rūdos.
- Oksidai - elemento junginys su deguonimi.
- Oksidai apima rūgštinius, bazinius, amfoterinius ir indiferentinius tipus.
- Rūgštiniai oksidai reakcionuoja su vandeniu ir bazėmis, baziniai - su vandeniu.
- Amfoteriniai oksidai gali reaguoti su abiem, rūgštimis ir šarmais.
- Indiferentiniai oksidai nereaguoja su rūgštimis ar šarmais.
Oksidų klasifikacija ir savybės leidžia suprasti jų tarpusavio reakcijas ir panaudojimą technologijose, pvz., gaminant ugniai atsparias medžiagas, abrazyvus ar elektrolitus.
tags: #kokiems #oksidams #priskiriamas #aliuminis