Что такое глинозем?

Что такое глинозем?

Глинозем — это соединение, известное как оксид алюминия, состоящее из алюминия и кислорода. Его химическая формула — Al2O3, и он выглядит как белое твердое вещество с высокой температурой плавления. Глинозем известен как основной компонент в таких материалах, как корунд, рубин и сапфир.

Существуют различные формы глинозема, и две из них заслуживают внимания:

• α-глинозем: известен своей термостойкостью, изоляцией и химической стойкостью. Находит применение в огнеупорных материалах, режущих инструментах и ​​абразивах.
• γ-глинозем: обладает большой удельной площадью поверхности, используется в качестве носителя катализатора.

Применение глинозема

Глинозем в основном получают путем прокаливания гидроксида алюминия (Al(OH)3). Он демонстрирует различные кристаллические формы, причем α-глинозем является наиболее стабильным и универсальным.

α-глинозем может похвастаться исключительно высокой температурой плавления, выдающейся термостойкостью, твердостью, изоляционными свойствами и химической стойкостью. Эти свойства делают его пригодным для самых разных применений, включая огнеупорные материалы, свечи зажигания, полупроводниковые подложки, шлифовальные и полировальные инструменты и тигли.

Свойства глинозема

Алюминий, элемент с атомным номером 13, образует оксид алюминия (химическая формула: Al2O3), обычно известный как глинозем. Распространенный в земной коре, алюминий занимает третье место по распространенности после кислорода и кремния.

Встречающийся в природе в форме корунда, он превращается в рубин и сапфир при добавлении таких микроэлементов, как железо, хром и титан. Боксит, красновато-коричневая руда, служит богатым источником алюминия. Растворение боксита в каустической соде приводит к образованию алюмината натрия, который при гидролизе дает гидроксид алюминия. Спекание гидроксида алюминия завершается производством глинозема.

Глинозем демонстрирует разнообразные кристаллические структуры, причем α-глинозем особенно стабилен. Воздействие высоких температур на γ-глинозем запускает преобразование через промежуточные фазы глинозема, что в конечном итоге приводит к α-глинозему. α-глинозем может похвастаться температурой плавления, превышающей 2000°C, и демонстрирует замечательную термостойкость и твердость.

Токсичность глинозема

Сам по себе глинозем нетоксичен и в целом безопасен. Однако при работе с глиноземом в виде пыли следует использовать защитные средства, такие как очки и респираторы, поскольку они могут представлять опасность для глаз, кожи и дыхательной системы. Исследования показали задержку и воспаление легких у крыс при вдыхании глинозема.

С показателем твердости по шкале Мооса 9 оксид алюминия обеспечивает исключительную износостойкость и долговечность, что делает его ценной биомедицинской керамикой. Он находит применение в таких областях, как искусственные суставы и кости, где долгосрочная имплантация в организм человека требует безвредности. Предыдущие исследования дали отрицательные результаты в тестах на биологическую безопасность, включая тесты на острую токсичность и гемолиз. Сам оксид алюминия также не является канцерогенным.

Отличие керамики от оксида алюминия

Оксид алюминия относится к категории керамики, которая охватывает неорганические материалы. Термин «керамика» изначально относился к таким продуктам, как керамика, стекло и цемент. Однако со временем он стал охватывать все продукты, образованные путем нагревания неорганических материалов при высоких температурах, что приводит к их затвердеванию. Материалы, используемые для керамики, включают оксид алюминия, диоксид циркония, нитрид кремния и карбид кремния.

Керамика подразделяется на два основных типа:

• Старая керамика: изготавливается из природных материалов, таких как глина и силикатный камень.
• Тонкая керамика: изготавливается из материалов, которые были модифицированы для повышения чистоты или подверглись искусственной подготовке, что привело к улучшению свойств. Тонкая керамика очень функциональна и имеет добавленную стоимость, находя важное применение в различных областях, таких как электроника и биоматериалы. Оксид алюминия, когда он высокоочищен, попадает в категорию тонкой керамики.