Struktur Alumina

Alumina adalah bentuk kristal aluminium oksida yang mengesankan dengan sifat yang luar biasa. Alumina memiliki konduktivitas listrik yang rendah, kekuatan tinggi, dan kekerasan yang ekstrem pada skala Mohs; serta memiliki kapasitas penyimpanan yang besar.

Meskipun sifat alumina sangat mengesankan, namun struktur mikronya masih diperdebatkan. Hal ini berasal dari ketidaksepakatan mengenai letak kation di dalam sel satuan curahnya dan apakah ada hidrogen interstisial.

g-Al2O3

Struktur alumina g-Al2O3 adalah kunci dalam menjelaskan reaktivitasnya. Hal ini dibedakan oleh lapisan permukaan yang sepenuhnya diakhiri dengan oksigen dan 53% yang dikontrak lapisan Al ganda di bawahnya, keduanya diakhiri dengan oksigen. Ketika terkena uap air, ia dapat membentuk alumina aktif (g-Al(OH)3) atau alumina terhidroksilasi sebagian seperti g-Al2O3-c yang memiliki karakteristik reaktif yang berbeda karena variasi struktural di antara keduanya.

Studi tentang struktur kristal g-Al2O3 dilakukan dengan menggunakan difraksi elektron area selektif (SAED) dan difraksi sinar-X bubuk (XRD). Analisis SAED menunjukkan bahwa cacat struktur utamanya adalah batas antiphase yang ditemukan pada bidang kisi yang menyebabkan pergeseran sublattice; namun, sifat pastinya masih belum teridentifikasi.

Investigasi struktur g-Al2O3 telah mengungkapkan batas antiphase konservatif dan non-konservatif (APB), tergantung pada jenisnya, dapat menyebabkan pergeseran posisi situs kation atau situs oktahedral yang kosong; selain itu, keberadaannya juga memengaruhi stabilitas struktur kristal Alumina.

APB non-konservatif ini memiliki pengaruh besar pada sifat struktural g-Al2O3. Mereka dapat mengubah posisi kation hingga 0,2 dan 0,45 untuk setiap APB, masing-masing, dengan APB tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan vektor pergeseran tertentu.

APB non-konservatif dapat dihasilkan dengan menggunakan mekanisme yang berbeda, termasuk luncuran sederhana dan batas rotasi. Mekanisme ini menghasilkan berbagai model struktur mikro yang mengarah pada reaktivitas alumina yang berbeda; memahami strukturnya sangat penting untuk memanipulasi reaktivitas dan stabilitas termal secara efektif.

d-Al2O3

Aluminium oksida (aluminium (III) oksida) adalah senyawa yang terdiri dari dua atom aluminium dan tiga atom oksigen dengan perbandingan yang sama, digunakan sebagai bahan abrasif dan tahan api dan penting dalam memproduksi logam aluminium. Aluminium oksida memiliki berbagai sifat fisik dan kimia yang membuatnya mudah untuk dibuat menjadi berbagai produk dengan desain yang bervariasi, sekaligus tahan terhadap korosi dan keausan dengan baik. Ini telah menjadi salah satu konstituen utama dalam memproduksi logam unsur ini. Ini juga dapat ditemukan sebagai bagian dari banyak formulasi yang digunakan dalam proses produksi pembuatan logam aluminium. Ini juga memainkan peran integral dalam pembuatan proses produksi dan produksinya adalah kunci untuk memproduksi logam unsur ini sendiri!

Tungku tipe Higgins pada suhu 1350-1550 derajat Celsius menghasilkan struktur alumina, sementara wadah baja atau wadah berlapis karbon berpendingin air yang berisi baja dingin atau wadah berlapis karbon berfungsi untuk mendinginkan dan mengkristalisasi dengan cepat, sebelum menuangkan bahan cair untuk kristalisasi cepat dan pendinginan lelehan yang cepat. Setelah pendinginan terjadi, alumina kristal kasar dihancurkan untuk aplikasi sinter sinter dengan kepadatan tinggi sebagai dasar bahan sinter sinter dengan kepadatan tinggi yang dirancang khusus untuk lingkungan atau aplikasi yang menuntut.

Alumina memiliki ketahanan korosi dan keausan yang luar biasa berkat sifat fisik dan kimianya yang unik, sehingga cocok untuk aplikasi di lingkungan yang keras seperti eksplorasi minyak dan gas, manufaktur otomotif dan produksi kedirgantaraan, pabrik pengolahan bahan kimia, dan tangki penyimpanan bahan kimia. Selain itu, material ini juga dapat digunakan dalam pembuatan alat potong dan gerinda dengan persyaratan ketahanan abrasi yang lebih tinggi.

Alumina tidak hanya menawarkan ketahanan korosi dan keausan yang sangat baik, tetapi konduktivitas termalnya yang rendah dan titik leleh yang tinggi juga membuatnya ideal untuk membuat insulasi termal dan komponen tahan panas lainnya. Selain itu, kepadatannya yang rendah membuat produksinya menjadi sederhana karena mudah untuk membuat berbagai bentuk.

Alumina memiliki struktur atom yang menyerupai sistem kristal heksagonal yang rapat, di mana ion oksigen disatukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk di antara pusat oktahedral. Ion aluminium menempati dua pertiga dari celah-celah ini sementara pusatnya sendiri menempati sepertiganya. Hasilnya, ini adalah bahan yang sangat tahan api dengan sifat konduktivitas listrik yang rendah.

Logam aluminium bereaksi kuat dengan oksigen di atmosfer, sehingga lapisan tipis aluminium oksida terbentuk di permukaannya untuk mencegah oksidasi lebih lanjut. Proses ini disebut anodisasi, dan biasanya digunakan dalam banyak paduan aluminium untuk meningkatkan ketahanan korosi sekaligus menciptakan permukaan yang lebih halus dan lebih keras yang meningkatkan kekuatan tarik.

th-Al2O3

Aluminium oksida (Al2O3) adalah senyawa kimia anorganik dengan rumus kimia Al2O3, dengan aplikasi yang luas di berbagai industri. Alumina terdiri dari atom aluminium dan oksigen yang terikat bersama dalam struktur kristal heksagonal rapat (hcp) dan merupakan salah satu senyawa aluminium paling populer yang digunakan saat ini; manufaktur, peleburan, dan proteksi kebakaran merupakan aplikasi utama untuk penggunaan Alumina serta banyak aplikasi bahan bakunya seperti bahan kimia, kaca, dan proses produksi keramik yang memanfaatkan sifat-sifatnya yang membuat Alumina menjadi bahan yang sangat diperlukan.

Struktur Al2O3 memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi dan distribusi ukuran pori-pori yang rapat, menjadikannya bahan yang sangat berharga untuk penyangga katalis di mana pori-porinya memainkan peran integral dalam mendukung fungsinya. Al2O3 juga merupakan bahan abrasif yang luar biasa, menjadikannya bahan penting dalam alat pemotong dan aplikasi abrasif lainnya. Karena struktur kristalnya, th-Al2O3 dapat bertahan pada suhu tinggi sementara pori-porinya yang banyak memungkinkan pembentukan kristal alumina. Fase th-Al2O3 juga dapat bermanfaat untuk aplikasi listrik. Sebagai contoh, tikar keramik yang diproduksi menggunakan bahan ini ditempatkan di dalam saluran gas buang pembangkit listrik tenaga batu bara untuk melindungi dari keausan; selain itu, bahan ini juga merupakan komponen integral dalam isolator dan juga pelapis tahan api.

Bahan ini dibuat terutama dari mineral bauksit. Bijih bauksit mengandung gibbsite (Al(OH)3), boehmite (g-AlO(OH)3) dan diaspore (a-AlO(OH)3) bersama dengan pengotor seperti kuarsa dan silikat, antara lain. Setelah ditambang dari bumi, bijih tersebut digiling menjadi bubur yang mengandung campuran g-AlO(OH), a-AlO(OH)3 dan b-AlO(OH)3. Peleburan dilakukan untuk mengekstrak mineral berharga ini dengan tungku peleburan.

Al2O3 lebih dari sekadar bahan abrasif yang efektif; ini juga merupakan pendukung katalis yang luar biasa. Digunakan untuk berbagai reaksi termasuk reaksi petrokimia, strukturnya yang sangat mudah larut membuatnya cocok untuk aplikasi pendukung enzim juga. Selain itu, Al2O3 berfungsi sebagai bahan baku integral dalam proses produksi keramik, abrasif, dan lapisan tahan api.

c-Al2O3

Alumina adalah bahan industri yang sangat diperlukan yang telah membuat langkah signifikan untuk meningkatkan kehidupan dan masyarakat di seluruh dunia. Berkat sifat kimia, termal, dan mekanisnya, alumina digunakan secara luas dalam teknologi modern - menyumbangkan stabilitas termalnya dalam memproduksi paduan aluminium yang meningkatkan keamanan dan efisiensi untuk penggunaan otomotif dan kelistrikan, sementara kekerasannya membantu membuat alat pemotong atau bahan abrasif untuk digunakan oleh produsen alat pemotong.

Karena memiliki titik leleh yang tinggi dan koefisien muai yang rendah, aluminium memiliki beberapa atribut yang diinginkan untuk digunakan dalam penyaringan air dan aplikasi pemrosesan bahan kimia serta tahan korosi dan tahan aus. Selain itu, aluminium juga dapat digunakan sebagai bahan isolator listrik. Selain itu, kondisi oksidasi +3 memungkinkannya untuk menyumbangkan atau menerima elektron yang memungkinkan berbagai reaksi dengan elemen lain terjadi.

Ketika dikombinasikan dengan zirkonia, alumina membentuk sistem eutektik sederhana yang mempertahankan struktur tetragonal ketika dipadamkan pada suhu yang lebih tinggi - meningkatkan ketangguhan sekaligus mengurangi kerapuhan. Keramik alumina-zirkonia adalah pilihan populer untuk membuat perangkat semikonduktor; selain itu, Alumina memainkan peran penting dalam memproduksi silikon karbida (SiC), bahan yang sangat keras dan tahan lama yang cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi.

Secara kimiawi tidak aktif dan tidak berbau, Alumina adalah senyawa anorganik dengan rumus Al2O3. Bahan anorganik ini juga dikenal dengan nama lain seperti Tawas, Alundum atau Bauksit. Ditemukan secara alami sebagai kristal korundum, bahan ini membentuk batu rubi dan safir yang warna merah cerahnya berasal dari pengotor kromium, sedangkan warna biru-hijau berasal dari pengotor besi dan titanium. Alumina juga digunakan sebagai bahan abrasif untuk amplas dan juga menjadi bahan dalam refraktori enamel kaca serta menjadi adsorben penting untuk menyerap gas atau uap air.

Paparan alumina dapat menyebabkan penyakit paru-paru. Ketika 26Al yang berlabel radioaktif terhirup, ia akan berikatan dengan makrofag di dalam paru-paru dan terakumulasi, sehingga berpotensi menyebabkan bronkiolus atrofi atau arteriol paru yang kecil; lebih jauh lagi, hal ini juga terbukti menyebabkan hiperplasia limfoid pada tikus dan juga area fokus pneumonia lipoid pada hamster.