Óxido de Alumínio (Al2O3): Estrutura Química, Usos, Propriedades
O óxido de alumínio (Al 2 O 3 da fórmula química), também chamado de alumina, óxido de alumínio, coríndon ou trióxido de alumínio, é um óxido de metal que é produzido a partir da reação entre um metal e oxigênio (O). É também conhecido como óxido básico, pela facilidade de formação de hidróxidos quando reagem com a água.
Isso ocorre porque o alumínio que está na família IIIA da tabela periódica tem tendência a produzir os elétrons do último nível de energia. Esta tendência deve-se ao seu caráter metálico e sua baixa eletronegatividade (1, 61 na escala de Pauling), que lhe confere propriedades eletropositivas e a converte em um cátion.
Em contraste, o oxigênio é um não-metal e é mais eletronegativo por causa de sua alta eletronegatividade (3, 44 na escala de Pauling). Portanto, ele tende a estabilizar a energia eletrônica de seu último nível, aceitando elétrons, o que faz dele um ânion.
As ligações formadas são ligações fortes, o que dá grande resistência ao óxido de alumínio. Na natureza, o alumínio não é encontrado na forma nativa, como ouro, prata, cobre, enxofre e carbono (diamante).
Isso significa que o alumínio não é combinado com nenhum outro elemento; Este metal é misturado com compostos formadores de oxigênio, como corindo ou esmeril, que são compostos altamente resistentes e abrasivos.
Fórmula e estrutura química
Fórmula Molecular: Al 2 O 3
Propriedades físicas
- Está comercialmente disponível como um pó branco, inodoro e não tóxico.
- Como um composto mineral corresponde ao grupo da hematita. É um material muito duro que tem alta resistência ao desgaste, por isso é usado como material abrasivo.
- Conduz eletricidade facilmente e também é um bom condutor térmico.
- É resistente a reações com ácidos e bases a altas temperaturas.
- Pode aparecer em cores diferentes: vermelho ou rubi (onde os íons de alumínio foram substituídos por Cr3 +), amarelo, rosa, safira azul, roxo, verde, cinza e até mesmo incolor.
- Seu brilho é vítreo ou adamantino (diamante)
- Tem uma faixa branca muito delicada devido a sua dureza.
- Sua dureza na escala de Mohs é 9. Isso significa que ele pode arranhar outros minerais de menor dureza do que ele; no entanto, não pode riscar o diamante que tem uma dureza de 10 na mesma escala.
- Sua densidade é de 3, 96 g / cm3
- Seu peso molecular (massa molar) é de 101, 96 g / mol.
- Seu ponto de fusão é 2040 ° C.
- Seu ponto de ebulição é 2977 ° C.
- É insolúvel em água.
Propriedades químicas
O óxido de alumínio não reage com a água a menos que esteja na presença de uma base forte.
No entanto, quando reage com ácidos, comporta-se como se fosse uma base:
Também mostra propriedades ácidas quando reage com bases:
Embora a água não seja formada nesta reação, ela é considerada ácido-base porque o Al 2 O 3 neutraliza NaOH. Portanto, o Al 2 O 3 é classificado como um óxido anfotérico, pois possui propriedades ácidas e básicas.
Na formação de alquenos e cicloalquenos, uma das formas mais utilizadas no meio industrial e laboratorial é através da desidratação de álcoois.
Para isso, o vapor de álcool é circulado sobre um catalisador quente de alumina ou óxido de alumínio (Al 2 O 3 ); Neste caso, é considerado um ácido de Lewis.
Usos
- Alumina é usada na indústria para obter alumínio.
- É usado como material cerâmico por sua alta resistência à corrosão em altas temperaturas e desgaste.
- É usado como isolamento térmico, especialmente em células eletrolíticas.
- Tem capacidade para absorver água, o que a torna adequada para uso como agente de secagem.
- É usado como agente catalítico em reações químicas
- Devido à sua alta estabilidade térmica, é utilizado como oxidante em reações químicas que são realizadas em altas temperaturas.
- Previne a oxidação do catodo e terminais anódicos em uma célula eletrolítica.
- Devido à sua grande dureza e resistência, é utilizado em odontologia para a preparação de peças dentárias.
- É um bom isolante elétrico nas velas de ignição dos veículos que funcionam com gasolina.
- É amplamente utilizado em moinhos de bolas para a preparação de cerâmicas e esmaltes.
- Devido ao seu peso leve, nos processos de engenharia é usado para fazer aviões.
- Devido ao seu alto ponto de ebulição, ele é usado para fazer utensílios de cozinha, como frigideiras e refratários.
- É usado na instrumentação de máquinas de testes térmicos.
- Na indústria eletrônica, é utilizado na fabricação de componentes passivos para interconexão elétrica e na fabricação de resistores e capacitores.
- É utilizado na fabricação de enchimentos para soldagem.
- Óxido de alumínio é usado para o revestimento de óxido de titânio (pigmento usado para tintas e papéis de plástico). Isso evita reações entre o ambiente e esse tipo de pigmento, que não se decompõe ou oxida.
- É usado como abrasivo em cremes dentais.
- É usado em hemodiálise.
- Como aditivo na indústria alimentícia, já que é utilizado como agente dispersante.
- É um agente antitranspirante de desodorantes.
- O óxido de alumínio tem sido usado como material ortopédico. Por se tratar de um material inerte e poroso, o torna adequado para uso neste tipo de implante. Estes implantes permitem o crescimento fibrovascular, razão pela qual os fibroblastos e osteoblastos proliferam rapidamente neste material.
- O implante biocerâmico é feito com alumina. É leve e tem uma estrutura de poro uniforme muito bem interligada entre si. A estrutura microcristalina é mais suave do que a superfície áspera. Apresenta menos inflamabilidade após um período pós-operatório em comparação com outros materiais utilizados para implantes.
- Os flocos de óxido de alumínio produzem efeitos reflexivos dentro das tintas usadas para automóveis.
- Em algumas refinarias, o óxido de alumínio é usado para converter os gases tóxicos do sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar.
- A forma de alumina chamada alumina ativada tem grandes benefícios no tratamento de águas residuais, tais como aquíferos, devido à sua capacidade de adsorver muitos poluentes nocivos ao meio ambiente, bem como para filtrar os resíduos que são dissolvidos na água e que é maior que o poro das folhas de alumina.
