אלומינה

אלומינה הוא השם המקובל לתחמוצת האלומיניום (Al₂O₃). אלומינה היא תחמוצת יציבה וקשה, והיא בעלת מבנים גבישיים רבים. מינרלים נפוצים המבוססים על אלומינה כוללים בין השאר את הספיר, האודם ואת הקורונדום. קורונדום, המכונה גם α-Al₂O₃, היא הפאזה היציבה תרמודינמית של אלומינה, והיא גם הנפוצה ביותר. האלומינה היא מקור חשוב לייצור אלומיניום מתכתי.

גביש אלומינה (קורונדום)

אלומינה
Alumina

שם סיסטמטי	Aluminium oxide
שמות נוספים	קורונדום
כתיב כימי	Al₂O₃
מסה מולרית	101.96 גרם/מול
מראה	מוצק גבישי לבן
מספר CAS	1344-28-1
צפיפות	3.97 גרם/סמ"ק
מצב צבירה	מוצק
מסיסות	לא מסיס
ממסים	בסיסים וחומצות חזקים
טמפרטורת היתוך	2,054 °C 2327.15 K
טמפרטורת רתיחה	2,980 °C 3253.15 K
אנתלפיית התהוות סטנדרטית	−1,675.7 קילוג'ול למול
LD50	3,600±1 מיליגרם לקילוגרם

אלומינה בטבע

קורונדום הוא הצורה הנפוצה ביותר של אלומינה גבישית בטבע. האודם והספיר הן צורות של קורונדום אשר מקבלות את צבען בזכות ריכוזים מזעריים של אטומים זרים. הצבע האדום של האודם מתקבל בזכות נוכחות של כמות קטנה של כרום, והספירים מקבלים צבעים שונים כתלות בנוכחות אטומים זרים, למשל ברזל וטיטניום.

תכונות

אלומינה היא מבודד חשמלי, אולם היא בעלת מוליכות תרמית גבוהה יחסית לחומר קרמי. האלומינה אינה מסיסה במים. הקושיות הגבוהה של אלומינה גבישית הופכת אותה למתאימה ליישומים של ליטוש וטחינה, וכמרכיב בכלי חיתוך.

אלומינה דקיקה (בעובי של ננומטרים בודדים) מצפה את פני השטח של אלומיניום מתכתי, והיא זו שמעניקה לו עמידות גבוהה לתנאי הסביבה ולקורוזיה, ולכן היא מכונה שכבת פסיבציה. שכבה זו, הנוצרת במהירות בכל פעם שפני השטח נחשפים או נשרטים, מגנה על המתכת מפני חמצון נוסף.

מינרל קורונדום שנמצא בברזיל

מבנה גבישי

הצורה הנפוצה ביותר של אלומינה היא פאזה α, המכונה על שם המינרל קורונדום. במבנה זה יוני האלומיניום נמצאים באוקטהדרון ומסביבם יוני החמצן יוצרים מבנה הקסגונלי חסר. קורונדום הוא בעל סריג Bravais טריגונלי של R-3c. תא היחידה הפרימיטיבי כולל ארבעה אטומי אלומיניום ושישה חמצניים.

מלבד הפאזה α היציבה תרמודינמית, לאלומינה צורות גבישיות מטא-סטביליות נוספות, ביניהן הפאזות הקוביות: γ ו- η, הפאזה המונוקלינית: θ, הפאזה האורתורומבית: κ, הפאזה ההקסגונלית: χ והפאזה δ שיכולה להיות אורתורומבית או טטרגונלית.^[1][2]

שימושים

• השימוש העיקרי והחשוב ביותר של אלומינה הוא כחומר הגלם להפקת אלומיניום מתכתי.
• בשל הקושי הרב של החומר וחוזקו הוא משמש כחומר שחיקה לליטוש והחלקה. חלק מניירות הלטש מכילים אלומינה. אלומינה משמשת לעיתים כתחליף זול ליהלום מלאכותי בליטוש.
• פתיתי אלומינה משמשים כפיגמנט וכבסיס לצבעים שונים.
• אלומינה היא מבודד חשמלי מצוין ולכן היא משמשת כמבודד ברכיבי מתח וזרם גבוהים.
• טמפרטורת ההיתוך הגבוהה והעמידות לחימצון הופכת אותו מתאים כחומר בידוד לתנורים בטמפרטורה גבוהה.
• באלקטרוניקה אלומינה יכולה לשמש כמצע למעגלים וכמבודד ברכיבים.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אלומינה בוויקישיתוף

• אלומינה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

הערות שוליים

1. I. Levin and D. Brandon (1998). "Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequnces". Journal of the American Ceramic Society. 81 (8): 1995–2012. doi:10.1111/j.1151-2916.1998.tb02581.x.{{cite journal}}: תחזוקה - ציטוט: שימוש בפרמטר authors (link)
2. Paglia, G. (2004). "Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments" (free download). Curtin University of Technology, Perth. נבדק ב-2009-05-05.