Перегляд вихідного коду сторінки Оксид алюмінію

{{Речовина
| назва = Алюміній оксид
| примітка = 
| ширина_шаблону =
| зображення = 
|   зображення_розмір = 
|   зображення_Alt = 
|   зображення_підпис = 
| зображення1 = Corundum-3D-balls.png
|   зображення_розмір1 = 
|   зображення_Alt1 =
|   зображення_підпис1 = структура Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
| зображення2 = Oxid hlinitý.JPG
|   зображення_розмір2 = 
|   зображення_Alt2 = 
|   зображення_підпис2 = 
| зображення3 =
|   зображення_розмір3 = 
|   зображення_Alt3 = 
|   зображення_підпис3 = 
| зображення_ліве1 = 
|   зображення_ліве_розмір1 = 
|   зображення_ліве_Alt1 =
|   зображення_ліве_підпис1 = 
| зображення_праве1 = 
|   зображення_праве_розмір1 = 150px
|   зображення_праве_Alt1 =
|   зображення_праве_підпис1 = 
| зображення_ліве2 =
|   зображення_ліве_розмір2 = 
|   зображення_ліве_Alt2 = 
|   зображення_ліве_підпис2 = 
| зображення_праве2 =
|   зображення_праве_розмір2 = 
|   зображення_праве_Alt2 =
|   зображення_праве_підпис2 = 
| IUPAC_назва = Алюміній оксид
| систематична_назва = 
| інші_назви = корунд, глинозем
| поле1 = {{Речовина Ідентифікатори
|  абревіатури =
|  номер_CAS = 1344-28-1
|  PubChem = 
|  номер_EINECS = 
|  номер_EC = 
|  DrugBank = 
|  KEGG = 
|  назва_MeSH = 
|  ChEBI = 
|  RTECS = 
|  код_ATC = 
|  SMILES = 
|  InChI = 
|  номер_Бейльштейна = 
|  номер_Гмеліна = 
|  3DMet = 
  }}
| поле2 = {{Речовина Властивості
|  примітка =
|  C= | H=
|  округлення_маси = 
|  примітки_маса = 
|  формула = Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|  молярна_маса = 
|  молекулярна_маса = 
|  зовнішній_вигляд = 
|  запах = 
|  густина = 3,97 г/см<sup>3</sup>
|  температура_плавлення = 2043&nbsp;°C
|  температура_кипіння = прибл. 3000&nbsp;°C
|  розчинність = нерозчинний
|  розчинність1 = розчинний
|  розчинник1 = органічні розчинники
|  розчинність2 = 
|  розчинник2 = 
|  тиск_пари = 
|  pKa = 
|  pKb = 
|  ізоелектрична_точка = 
|  оптична_активність = 
|  діелектрична_проникність =
|  показник_заломлення = 
|  в'язкість = 
|  диполь =
  }}
| поле3 = {{Речовина Структура
|  кристалічна_структура = 
|  координаційна_геометрія = 
|  молекулярна_геометрія = 
|  диполь =  
  }}
| поле4 = {{Речовина Термохімія
|  теплота_утворення = -1675,7 кДж/моль
|  теплота_згоряння =
|  ентропія = 50,9 Дж/моль·К
|  теплоємність = 79,0 Дж/моль·К
  }}
| поле5 = {{Речовина Фармакологія
|  код_ATC =
|  DrugBank =
|  біодоступність =
|  метаболізм =
|  період_напіввиведення =
|  виділення =
|  категорія_вагітності =
|  шляхи_введення =
  }}
| поле6 = {{Речовина Вибухонебезпечність
|  ударна_чутливість =
|  чутливість_до_тертя =
|  швидкість_детонації =
|  тротиловий_еквівалент =
  }}
| поле7 = {{Речовина Небезпеки
|  ГДК =
|  ГДК_США =
|  ЛД50 =
|  MSDS =
|  ГГС_піктограми =
|  ГГС_фраза =
|  ГГС_застереження =
|  індекс_ЄС =
|  клас_ЄС = 
|  фрази_ризику = 
|  фрази_безпеки = 
|  R/S_фрази =  
|  головні_небезпеки = 
<!-- NFPA блок -->
|    небезпека_для_здоров'я = 
|    вогненебезпечність = 
|    реакційна_здатність = 
|    інше = 
|  температура_спалаху = 
|  температура_самозаймання = 
|  вибухові_границі = 
  }}
| поле8 = {{Речовина Пов'язані
|  інші_аніони =
|  інші_катіони =
|  інші_група =
|   група =
|  інші = [[оксид берилію]]
  }}
| поле9 = 
| поле10 =
}}

{{About|оксид Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>|інші оксиди|Оксиди алюмінію}}

'''Окси́д алюмі́нію''' ({{lang-en|aluminium oxide}}, {{lang-de|Aluminiumoxid}})&nbsp;— [[неорганічні сполуки|неорганічна]] сполука [[Алюміній|алюмінію]] з [[Кисень|киснем]] складу Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. Являє собою білі [[кристали]], [[Хімія|хімічно]] дуже стійкі, температура [[плавлення]] 2050&nbsp;°C. У воді оксид алюмінію не розчиняється і не взаємодіє з нею. Проявляє [[амфотерність|амфотерні]] властивості.

Зустрічається у природі у вигляді [[Мінерали|мінералів]] [[корунд]]у, [[рубін]]у, [[сапфір]]у. Сполуку застосовують для одержання алюмінію, виготовлення [[вогнетрив]]ів, [[абразив]]ів, [[каталізатор]]ів, [[сорбент]]ів тощо.

Окрім оксиду Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> існують також оксиди [[Оксид алюмінію(I)|Al<sub>2</sub>O]] та [[Оксид алюмінію(II)|AlO]].

== Поширення у природі ==
[[Файл:Bauxite.jpg|міні|ліворуч|200пкс|[[Боксит]]]]
[[Файл:2005alumina.PNG|міні|праворуч|250пкс|Виробництво глинозему у світі у відсотках для кожної окремо взятої країни в 2005 році порівняно з лідером [[Австралія|Австралією]] (100% = 17 704 000 тонн).]]

Алюміній має високу хімічну активність і тому в природі зустрічається тільки у зв'язаному стані, у формі різних мінералів і [[Гірські породи|гірських порід]]. Близько 250 різних мінералів містять алюміній. Проте основною сировиною для виробництва глинозему є [[Боксити|боксит]] (приблизно 95 % світового виробництва глинозему). Пояснюється це головним чином тим, що вміст оксиду алюмінію в промислових сортах бокситу вищий, а кремнезему нижчий, ніж в інших алюмінієвих [[Руда|рудах]], а також [[нефелін]]ів та [[алуніт]]ів. Запаси сировинних матеріалів у світі в цілому обмежені, а в [[Україна|Україні]] взагалі немає промислових запасів цих мінералів.

Багато видів небокситової сировини вигідно відрізняються від бокситу тим, що містять у своєму складі, крім оксиду алюмінію, й інші корисні елементи, як, наприклад, [[натрій]] і [[калій]] у нефеліні, [[лужні метали]] і [[сірка|сірку]] в алуніті й ін. Тому промислова переробка цих руд на глинозем, незважаючи навіть на знижений вміст у них оксиду алюмінію, цілком доцільна і вигідна, якщо переробку вести комплексно, тобто з використанням не тільки оксиду алюмінію, але й інших складових цих руд. Таким, наприклад, є виробництво глинозему з глинистої сировини, при якому поряд із глиноземом можна одержувати [[сода|соду]], [[Карбонат калію|поташ]] і [[цемент]]. Особливо це актуально для [[Донецька область|Донецької області]], де багато родовищ [[Глина|глини]], у тому числі з високим вмістом Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. Наприклад часів'ярська особлива глина містить до 35 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

== Хімічні властивості ==
Оксид алюміню є малоактивною сполукою: не взаємодіє з водою, розведеними [[кислоти|кислотами]] та [[луги (хімія)|лугами]]. Проте реагує з гарячими концентрованими кислотами й лугами, а також під час спікання, чим проявляє [[амфотерність|амфотерні]] властивості:

: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + 6HCl (conc.) \rightarrow \ 2AlCl_3 + 3H_2O }</math>
: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow \ 2NaAl(OH)_4}</math>
: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow{900-1100^oC} \ NaAlO_2 + H_2O}</math>
Взаємодіє також із [[кислотні оксиди|кислотними]] та [[основні оксиди|осно́вними]] оксидами:
: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + 3N_2O_5 \xrightarrow{35-40^oC} \ 2Al(NO_3)_3 }</math>
: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + MgO \xrightarrow{1600^oC} \ Mg(AlO_2)_2}</math>
Під дією [[кокс]]у алюміній відновлюється з оксиду і переходить у солі:
: <math>\mathrm{ 2Al_2O_3 + 9C \xrightarrow{1800^oC} \ Al_4C_3 + 6CO}</math>
: <math>\mathrm{ Al_2O_3 + 2C + 3Cl_2 \xrightarrow{800-900^oC} \ 2AlCl_3 + 3CO}</math>
При [[електроліз]]і оксиду алюмінію у розплаві Na<sub>3</sub>[AlF<sub>6</sub>] на катоді виділяється чистий алюміній. Це промисловий спосіб його отримання:
: <math>\mathrm{ 2Al_2O_3 \xrightarrow{electrolysis, 900^oC} \ 4Al + 3O_2\uparrow}</math>

== Отримання ==
=== Промислове виробництво ===
Відкритий у [[1899]]&nbsp;р. Байєром так званий гідрохімічний спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів і донині є основним у світовій алюмінієвій промисловості. Цей спосіб досить ефективний і простий, але він може застосовуватися лише при використанні високоякісних, низькокремнистих бокситів з невеликим вмістом домішок. Світові запаси таких матеріалів обмежені. Широке поширення одержав спосіб спікання&nbsp;— більш дорогий, але універсальніший, сировиною для якого є боксити нижчої якості, нефеліни, алуніти, глиниста сировина, [[каолініти]], кам'яновугільний попіл, [[серицити]] й інші алюмосилікатні породи, запаси яких практично невичерпні. Тому переробка цієї сировини способом спікання на глинозем, незважаючи навіть на знижений вміст оксиду алюмінію, цілком доцільна і вигідна, тому що крім глинозему при способі спікання утворюються побічні корисні продукти. Крім класичних способів отримання глинозему&nbsp;— гідрохімічного та спікання, у виробництво впроваджені й інші апаратурно-технологічні схеми виробництва глинозему: 
* паралельно і послідовно комбіновані способи [[Байєр-спікання]] для переробки низькокремнистих і висококремнистих бокситів, 
* спосіб спікання для переробки висококремнистих бокситів і нефелінів, 
* відновно-лужний спосіб для переробки алунітів, гідролужні способи для переробки низькоякісних бокситів і нефелінів.

Для переробки українських нефелінових сієнітів на глинозем розроблено декілька ефективних технологій: спрощений спосіб спікання; гідрохімічний спосіб (вилуговування); кислотні способи.

=== Одержання в лабораторії ===
Досліджується можливість отримати оксид алюмінію способом спікання з глинистої сировини. Як об'єкт дослідження взято глину часів'ярську особливу, яка має наступний хімічний склад: 35 % Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 4 % Na<sub>2</sub>O,K<sub>2</sub>O, 50 % SiO<sub>2</sub>, 0,5 % Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> і 1 % CaO (мас. %). В лабораторних умовах на основі глини складалися суміші для спікання з карбонатною породою ([[крейда]]). Крейда вводиться в шихту згідно з молярним співвідношенням СаО:SiO<sub>2</sub>, яке дорівнює 2,0 ± 0,03. Для отримання малорозчинного ортосилікату [[кальцій|кальцію]] (2CaO-SiO<sub>2</sub>). Вихідні матеріали попередньо подрібнювались, дозувалися та ретельно змішувались. Підготовану шихту спікали при 1200&nbsp;°C з витримкою впродовж 30 хвилин у муфельній електричній печі. Ця стадія направлена на зв'язування оксиду [[Кремній|кремнію]] й переводу оксиду алюмінію до розчинної у воді сполуки. Цей процес характеризується наступною узагальненою [[Хімічна реакція|хімічною реакцією]]:

: <math>\mathrm{ (Na,K)_2\cdot Al_2O_3\cdot 2SiO_2 + 4CaCO_3 \rightarrow \ (Na,K)_2O\cdot Al_2O_3 + 2(2CaO\cdot SiO_2) + 4CO_2 }</math>

Подрібнений спік для відділення алюмінатів лужних металів від решти спіку піддавали вилуговуванню. Вилуговування проводилося гарячим насиченим лужним розчином. Після вилуджування необхідно знекремнити розчин, тобто видалити кремнезем, який знаходиться у розчині, для підвищення якості глинозему. Знекремнення проводили у дві стадії. На першій стадії створюються умови для найповнішої кристалізації гідроалюмосилікату натрію. Друга стадія&nbsp;— це стадія глибокого знекремнення. Знекремнення проводилось довгим [[кип'ятіння]]м розчину на [[Електрика|електричній]] плитці.

: <math>\mathrm{ 3CaO\cdot Al_2O_3\cdot mSiO_2\cdot (6-2m)H_2O + 3mNa_2CO_3 + 2mH_2O \rightarrow \ 3CaCO_3 + mNa_2SiO_2(OH)_2 + 2NaAl(OH)_4 + 2(2-m)NaOH}</math>

Вилучення гідрату алюмінію здійснювалось шляхом [[Вуглець|карбон]]ізації: протягом 5 годин за температури 80&nbsp;°C крізь розчин повільно пропускався [[вуглекислий газ]]. При цьому сполуки натрію й калію, що містяться в розчині, переводяться у [[гідрокарбонати]], що викликає випадіння гідрату алюмінію в [[осад]]. Процес відбувається за трьома такими реакціями:

: <math>\mathrm{ 2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O }</math>
: <math>\mathrm{ NaAl(OH)_4 \rightarrow NaOH + Al(OH)_3 }</math>
: <math>\mathrm{ Na_2CO_3 + 2Al(OH)_3 \rightarrow Na_2O\cdot Al_2O_3\cdot 2CO_2\cdot 2H_2O + 2NaOH}</math>

На заключному етапі гідрат [[Фільтрація|відфільтровувався]]. Попередні лабораторні дослідження показали, що можна вилучити приблизно 80 % оксиду алюмінію, який міститься у глині. Необхідні подальші дослідження, які повинні бути спрямовані на оптимізацію технології, на підвищення ефективності вилучення глинозему.

== Застосування ==
Оксид алюмінію, або ''[[глинозем]]'', є основним вихідним матеріалом для виробництва алюмінію. Трубки з оксиду алюмінію застосовуються в [[Натрієва газорозрядна лампа|натрієвих лампах високого тиску]], оскільки вони досить термо- і хімічностійкі. Крім цього, він використовується й в інших сферах народного господарства: для виробництва багатьох видів [[Кераміка|кераміки]], різних сортів [[Скло|скла]], нанесення покриттів для захисту [[Метали|металів]] від [[окиснення]], дії агресивних середовищ і [[Ерозія|ерозійного]] зносу, і&nbsp;т.&nbsp;д.

== Див. також ==
* [[Алунд]]
* [[Вилучення глинозему з відходів вуглезбагачення]]
* [[Глиноземний цемент]]

== Джерела ==
* {{книга|автор=Деркач Ф. А. |частина= |посилання частина= |заголовок=Хімія |оригінал= |посилання= |відповідальний= |видання= |місце=Львів |видавництво=Львівський університет |рік=1968 |том= |сторінки= |сторінок=312 |серія= |isbn= |тираж=}}
* {{МГЕ|nocat=1}}

== Посилання ==
* http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc03/icsc0351.htm {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091101050007/http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc03/icsc0351.htm |date=1 листопада 2009 }}

{{Сполуки алюмінію}}
[[Категорія:Амфотерні сполуки]]
[[Категорія:Оксиди|А]]
[[Категорія:Сполуки алюмінію]]
[[Категорія:Вогнетриви]]
[[Категорія:Гетерогенні системи]]