أكسيد الألومنيوم واستخداماته، يستخدم في إنتاج فلز الألمنيوم الذي يدخل في العديد من الصناعات مثل قرص الجلخ، فما هو أكسيد الألمونيوم؟ وما هي خصائصه؟ سنتعرف في هذا المقال على هذا المركب الكيميائي الهام.
ما هو أكسيد الألمونيوم؟
- هو تكوين يتألف من الألومنيوم والأكسجين وصيغته الكيميائية هي (AL2O3).
- عندما تتعرض مادة الألومنيوم للهواء، فإنها لا تصدأ على عكس بعض المواد، ويعود السبب في ذلك إلى تفاعلها مع الأكسجين في الجو، مكونة مادة رقيقة تسمى أكسيد الألومنيوم.
- يميل أكسيد الألومنيوم إلى إنتاج الإلكترونات، ويعود ذلك إلى وجود عنصر الألومنيوم في المستوى الطاقي الأعلى نظرا لكونه عنصرا معدنيا ولديه سرعة كهربائية منخفضة، مما يجعله حساسا للكهرباء ويتحول إلى كاتيون.
- الأوكسجين هو عنصر غير معدني ولديه سرعة كهربائية عالية، ويقبل الإلكترونات في طبقة الطاقة الأخيرة ويتحول إلى أيون.
- يمكن تعديل خصائصه وزيادة سمكه عن طريق عملية الأنودة.
- تعرف هذه المواد بأسماء مثل الألومينا والزفير والألوكسيت، وتستخدم في علم المواد وصناعة التعدين والسيراميك.
- كان في السابق يتم إنتاجه عن طريق عملية صناعية تسمى ديفيل، أما الآن فإنه ينتج من مادة البوكسيت عبر عملية تدعى باير.
- هناك ثلاثة أنواع منه وهم الألفا والبيتا والجاما، وهم يختلفون في جميع النواحي بما في ذلك الخصائص الفيزيائية والكيميائية، ولديهم استخدامات مختلفة، وذلك بسبب اختلاف التركيب البلوري بينهم.
- يتم استخدام هذا المركب الكيميائي في إنتاج الألومنيوم.
- بسبب صلادته، يستخدم ككاشط، ونظرا لارتفاع نقطة انصهاره، يستخدم كمادة حرارية.
- في الأسطر التالية سنتعرف بشكل مفصل على مادة أكسيد الألومنيوم واستخداماتها في الصناعة.
شاهد أيضًا: اسماء الرخام المستورد
من أين ينتج أكسيد الألمونيوم؟
- خام البوكسيت هو المصدر الرئيسي لإنتاج أكسيد الألومنيوم.
- الكورنديم والياقوت والزفير هم صيغ البلورات لهذا الأكسيد، ولكن الكورنديم هو الأكثر انتشارا.
- أستراليا والصين هما الدولتان الأكثر إنتاجا لمادة أكسيد الألومنيوم وفقا للمسح الجيولوجي البريطاني في أبريل ٢٠١٠.
ما هي خصائصه؟
- يتم إنتاج مادة أكسيد الألومنيوم، التي تستخدم بشكل هام في الصناعة، من خام البوكسيت بصورة شديدة النقاء عن طريق عملية باير.
- – كثافته ٣.٩٦ جم/سم³ ووزنه الجزيئي هو ١٠١.٩٦ جم/مول.
- لا يتفاعل مع الماء إلا في حالة وجود قاعدة قوية.
- عندما يتفاعل مع الأحماض يعمل كالقواعد.
- أكسيد الألومنيوم وتطبيقاتها في الصناعة للحصول على عنصر الألومنيوم.
- روابط أيونات مادة أكسيد الألومنيوم قوية جدا، لذا يمكن الحصول على الخصائص المناسبة لاستخدامها في تكوين مواد أخرى.
- الألومنيوم لا يتواجد بشكله الأصلي مثل الفضة والذهب والنحاس وغيرها من المواد.
- الألومنيوم لا يمكن أن يتفاعل مع العناصر الأخرى، ولكن يمكن خلطه مع عناصر الأكسجين مثل أكسيد الألومنيوم المقاوم للخدش.
- يتم إنتاج خام البوكسيت بواسطته نوعان من الألومينا، نوع صفيحي يتم إنتاجه عن طريق التكلس ونوع آخر مصهور يتم إنتاجه من خلال عمليتين متتاليتين، أولا عملية صهر كاملة للمادة وبعدها عملية تجميد سريعة.
- تكون الألومينا المصهورة أكثر كثافة من الألومينا الصفيحية، وهي عبارة عن ألومينا تخلو من الحديد والسيليكون وتتشكل كمادة تسمى (فروسليكون).
- تستخدم الألومينا الملتصقة لتعزيز ترابط المواد الحرارية أثناء التصنيع والاستخدام.
- يتم استخدام الألومينا المنصهرة والصفائح الثابتة لصنع ركام مستقر بشكل كبير.
- يتم إنتاج مادة السليكا وحبيبات الموليت النقية بشدة من الألومينا المصهورة.
- على الرغم من أنه غاز متذبذب، إلا أنه لا يذوب في الماء ويذوب بصعوبة في الحمض عند ارتفاع درجات الحرارة.
- يتم إنتاج الياقوت والرمال الذهبية وأكسيد الألومنيوم عن طريق التكرير الكهربائي للبوكسيت.
- مادة أكسيد الألومنيوم تكون مقاومة لجميع الغازات باستثناء غاز الفلور الرطب، وتكون مقاومة لجميع المواد التفاعلية باستثناء حمض الهيدروكلوريك وحمض الفوسفوريك.
- عند إزالة أيونات الألومنيوم واستبدالها بأيونات أخرى مثل الكروم، نحصل على لون الياقوت. يمكن أيضا الحصول على ألوان أخرى مثل الأزرق والأرجواني.
شاهد أيضًا: لحام الارجون للمبتدئين
أكسيد الألومنيوم واستخداماتها
- تستخدم كمادة مقاومة للحرارة بسبب نقطة انصهارها العالية وكمادة متكلسة في إنتاج السيراميك وكمادة نشطة كمحفز كثف مجفف.
- يستخدم أكسيد الألومنيوم، المستخرج من المعادن، في العديد من الصناعات.
- تحول الجزء الأكبر من هذا المركب إلى ألومينا معدنية والجزء القليل المتبقي يستخدم في منتجات أخرى.
- نظرا لكونه قويا في الامتصاص ويتأثر بالرطوبة، يستخدم في امتصاص الماء من النفط والغاز.
- يستخدم أكسيد الألومنيوم كعامل محفز لتحويل مادة إلى مادة أخرى، مثل عملية كلوز التي تحول كبريتيد الهيدروجين إلى كبريت في المصافي.
- يتم استخدامه أيضا كمادة كاشطة في زيادة ضغط مصابيح الصوديوم.
- يتم استخدام الألومينا ذات النقاء العالي بواسطة التأكسد أو التبريد أو تغيير الخواص واللون عن طريق إضافة مواد أخرى مثل أكسيد الكروم أو أكسيد المنجنيز.
- يستخدم كمجفف بسبب امتصاصه للماء.
- يتعين تجنب أكسدة الكاثود ومحطات الأنود في الخلايا الكهربائية.
- يستخدم في تصنيع قطع الأسنان في عيادات الأسنان بسبب صلابته ومقاومته.
- يستخدم كمانع للتوصيل الكهربائي في شموع الإشعال للسيارات التي تعمل بالبنزين.
- يستخدم كعامل تحفيز في التفاعلات الكيميائية.
- يستخدم كعامل مؤكسد في التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند درجات حرارة عالية بسبب استقراره العالي.
- يتم رشه على السكك الحديدية لزيادة الاحتكاك في جهاز الطوارئ للقطارات ذات السرعة العالية
- تستخدم بلورات الألومنيوم كركائز في عملية الإبيتاكسي.
أكسيد الألومنيوم ألفا
- عند تسخين هيدروكسيد الألومنيوم إلى درجة حرارة تزيد عن 1100 درجة مئوية، يتكون أكسيد الألومنيوم ألفا وفقا للمعادلة الكيميائية التالية: 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O.
- تتكون من بلورات بيضاء صلبة غير قابلة للذوبان في المواد الحمضية أو القاعدية ولا تتأثر بالرطوبة.
- ويصل درجة انصهاره إلى 2054 درجة مئوية ونقطة غليانه إلى 2974 درجة مئوية.
- عند تسخين الجزء جاما إلى 1000 درجة مئوية نحصل على الجزء ألفا من أكسيد الألومنيوم.
- يحتوي خام البوكسيت والكورنديم على أكسيد الألومنيوم ألفا.
- خصائص مادة ألفا أكسيد الألومنيوم واستخداماتها المختلفة تعود إلى مميزاتها الفريدة، مثل قدرتها على تحمل درجات حرارة عالية ولذلك يتم استخدامها في تصنيع أجهزة المعامل مثل البوائق.
- بالإضافة إلى ذلك، يعد مركبا قويا في التركيب، حيث يصل تصنيفه إلى 9 درجات على مقياس موس، مما يسمح له بتآكل المعادن ذات الصلابة المنخفضة باستثناء الماس الذي يعتبر الأصعب بصلابة 10. يستخدم في صناعة المعدات التي تقوم بصقل وتلميع المعادن.
- وتستخدم هذه المادة الكاشطة أيضا في صناعة أقراص صلبة للتلميع والجلخ وطحن المعادن وفي صناعة أجزاء المعادن.
- يدخل في تصنيع المواد العازلة للكهرباء وفي تبطين الأجهزة الكهربائية، مثل الأفران، لأنه يوفر توصيلا ضعيفا للكهرباء ويعزل الحرارة.
- عند إضافة الماء والسيليكا إلى الألومينا ألفا، نحصل على طين أبيض اللون يسمى الكاولين، ويستخدم في صناعة الخزف بأنواعه والدهانات والورق والعديد من الأشياء الأخرى.
أكسيد الألمونيوم جاما
- عند تسخين هيدروكسيد الألومنيوم إلى درجة حرارة 400 درجة مئوية نحصل على أكسيد الألومنيوم غاما.
- يختلف هذا المركب عن نظيره ألفا بأنه يمكن حله في المواد الحمضية والقاعدية ويتأثر بالرطوبة.
- إنه عبارة عن مسحوق أبيض ناعم، يمتاز بامتصاصه العالي وعدم احتوائه على رائحة أو سموم.
- يستخدم في عمليات التجفيف وفي تقنية الكروماتوغرافيا لإزالة الألوان من المحاليل.
شاهد أيضًا: صناعة الزجاج وانواعه
أكسيد الألومنيوم له استخدامات كثيرة في الصناعة، إذ تعتبر مادة قوية تتمتع بخصائص مميزة يتم التعرف عليها في هذا المقال، بالإضافة إلى أنواعها المختلفة واستخداماتها.
