A estrutura da alumina

A alumina é uma impressionante forma cristalina de óxido de alumínio com propriedades excepcionais. Apresenta baixa condutividade elétrica, alta resistência e extrema dureza na escala Mohs, além de possuir grande capacidade de armazenamento.

Embora as propriedades da alumina sejam impressionantes, sua microestrutura ainda é debatida. Isso decorre de discordâncias em relação à localização dos cátions em sua célula unitária em massa e à presença ou não de hidrogênio intersticial.

g-Al2O3

A estrutura da alumina g-Al2O3 é fundamental para explicar sua reatividade. Ela se distingue por uma camada de superfície totalmente terminada em oxigênio e camadas duplas de Al contraídas 53% abaixo, ambas totalmente terminadas em oxigênio. Quando exposta à umidade, ela pode formar alumina ativa (g-Al(OH)3) ou aluminas parcialmente hidroxiladas, como a g-Al2O3-c, que têm características reativas distintas devido às variações estruturais entre elas.

Os estudos da estrutura cristalina do g-Al2O3 foram realizados usando a difração de elétrons de área seletiva (SAED) e a difração de raios X em pó (XRD). A análise SAED indica que os defeitos predominantes na estrutura são limites antifásicos encontrados em planos de rede que levam a mudanças de sub-rede; no entanto, sua natureza exata ainda não foi identificada.

Uma investigação das estruturas de g-Al2O3 revelou que os limites antifásicos (APBs) conservadores e não conservadores, dependendo de seu tipo, podem causar mudanças no posicionamento dos locais de cátion ou dos locais octaédricos vazios; além disso, sua presença também afeta a estabilidade da estrutura cristalina da alumina cristalina.

Esses APBs não conservadores têm uma grande influência sobre as propriedades estruturais do g-Al2O3. Eles podem alterar as posições dos cátions em até 0,2 e 0,45 para cada APB, respectivamente, sendo que APBs adicionais são necessários para produzir vetores de deslocamento específicos.

Os APBs não conservadores podem ser gerados por meio de diferentes mecanismos, inclusive limites simples de deslizamento e rotação. Esses mecanismos produzem vários modelos de microestrutura que levam a diferentes reatividades da alumina; compreender sua estrutura é fundamental para manipular com eficácia sua reatividade e estabilidade térmica.

d-Al2O3

O óxido de alumínio (óxido de alumínio(III)) é um composto formado por dois átomos de alumínio e três de oxigênio em igual proporção, usado como material abrasivo e refratário e essencial na produção de alumínio metálico. O óxido de alumínio possui várias propriedades físicas e químicas que facilitam a fabricação de diversos produtos com designs variados, além de resistir bem à corrosão e ao desgaste. Ele se tornou um dos principais componentes na produção desse metal elementar. Também pode ser encontrado como parte de muitas formulações usadas no processo de produção do alumínio metálico. Ele também desempenha um papel integral no processo de produção e sua produção é fundamental para a produção desse metal elementar!

Fornos do tipo Higgins a 1350-1550 graus Celsius produzem a estrutura de alumina, enquanto recipientes de aço ou carbono revestidos resfriados a água contendo recipientes de aço ou carbono revestidos resfriados servem para resfriá-la e cristalizá-la rapidamente, antes de despejar o material fundido para cristalização rápida e resfriamento rápido do fundido. Após o resfriamento, a alumina grosseiramente cristalina é triturada para aplicações sinterizadas de alta densidade como base de materiais sinterizados de alta densidade projetados especificamente para ambientes ou aplicações exigentes.

A alumina apresenta excepcional resistência à corrosão e ao desgaste graças às suas propriedades físicas e químicas exclusivas, o que a torna adequada para aplicações em ambientes adversos, como exploração de petróleo e gás, fabricação de automóveis e produção aeroespacial, fábricas de processamento químico e tanques de armazenamento de produtos químicos. Além disso, esses materiais também podem ser utilizados na fabricação de ferramentas de corte e esmerilhamento com requisitos de maior resistência à abrasão.

A alumina não só oferece excelente resistência à corrosão e ao desgaste, mas sua baixa condutividade térmica e seu alto ponto de fusão também a tornam ideal para a fabricação de isolamento térmico e outros componentes resistentes ao calor. Além disso, sua baixa densidade simplifica a produção, pois é fácil criar vários formatos.

A alumina tem uma estrutura atômica semelhante à de um sistema de cristal hexagonal compactado, em que os íons de oxigênio são mantidos juntos por meio de ligações covalentes formadas entre seus centros octaédricos. Os íons de alumínio ocupam dois terços desses interstícios, enquanto seus próprios centros ocupam um terço. Como resultado, é um material extremamente refratário com propriedades de baixa condutividade elétrica.

O alumínio metálico reage fortemente com o oxigênio atmosférico, de modo que uma fina camada de óxido de alumínio se forma em sua superfície para evitar mais oxidação. Esse processo é chamado de anodização e é comumente usado em muitas ligas de alumínio para aumentar a resistência à corrosão e, ao mesmo tempo, criar uma superfície mais lisa e dura que aumenta a resistência à tração.

th-Al2O3

O óxido de alumínio (Al2O3) é um composto químico inorgânico com a fórmula química Al2O3, com amplas aplicações em uma grande variedade de setores. A alumina é composta por átomos de alumínio e oxigênio unidos em uma estrutura cristalina hexagonal compactada (hcp) e é um dos compostos de alumínio mais populares usados atualmente; a fabricação, a fundição e a proteção contra incêndios são as principais aplicações para o uso da alumina, bem como suas muitas aplicações de matérias-primas, como produtos químicos, vidro e processos de produção de cerâmica, utilizando suas propriedades que fazem da alumina um material indispensável.

A estrutura do Al2O3 apresenta uma alta área de superfície específica e uma distribuição estreita do tamanho dos poros, o que o torna um material altamente valorizado para suportes de catalisadores, em que seus poros desempenham um papel integral no suporte à sua funcionalidade. O Al2O3 também é um excelente abrasivo, o que o torna um ingrediente essencial em ferramentas de corte e outras aplicações abrasivas. Devido à sua estrutura cristalina, o th-Al2O3 pode suportar altas temperaturas, enquanto seus muitos poros permitem a formação de cristais de alumina. A fase th-Al2O3 também pode ser benéfica para aplicações elétricas. Por exemplo, tapetes de cerâmica fabricados com esse material são colocados dentro de dutos de gás de combustão de usinas elétricas a carvão para proteger contra o desgaste; além disso, é um componente integral de isoladores e de revestimentos retardadores de fogo.

Esse material é fabricado principalmente a partir do mineral bauxita. O minério de bauxita contém gibbsita (Al(OH)3), boehmita (g-AlO(OH)3) e diásporo (a-AlO(OH)3), além de impurezas como quartzo e silicatos, entre outras. Depois de extraído da terra, ele é moído em uma pasta que contém uma mistura de g-AlO(OH), a-AlO(OH)3 e b-AlO(OH)3. A fundição é realizada para extrair esse mineral precioso por meio de um forno de fusão.

O Al2O3 é mais do que apenas um abrasivo eficaz; ele também é um excelente suporte de catalisador. Usado em várias reações, inclusive petroquímicas, sua estrutura altamente solúvel também o torna adequado para aplicações de suporte enzimático. Além disso, o Al2O3 serve como matéria-prima integral em processos de produção de cerâmicas, abrasivos e revestimentos à prova de fogo.

c-Al2O3

A alumina é um material industrial indispensável que tem feito avanços significativos para melhorar a vida e a sociedade em todo o mundo. Graças às suas propriedades químicas, térmicas e mecânicas, a alumina é amplamente utilizada na tecnologia moderna - contribuindo com sua estabilidade térmica na produção de ligas de alumínio que aumentam a segurança e a eficiência para uso automotivo e elétrico, enquanto sua dureza ajuda a criar ferramentas de corte ou materiais abrasivos para uso pelos fabricantes de ferramentas de corte.

Por ter um alto ponto de fusão e um baixo coeficiente de expansão, o alumínio possui vários atributos desejáveis para uso em aplicações de filtragem de água e processamento químico. Além de ser resistente à corrosão e ao desgaste, o alumínio também pode ser utilizado como material isolante elétrico. Além disso, seu estado de oxidação +3 permite que ele doe ou aceite elétrons, possibilitando a ocorrência de várias reações com outros elementos.

Quando combinada com a zircônia, a alumina forma um sistema eutético simples que mantém sua estrutura tetragonal quando é temperada em temperaturas mais altas, aumentando a resistência e diminuindo a fragilidade. As cerâmicas de alumina-zircônia são escolhas populares para a fabricação de dispositivos semicondutores; além disso, a alumina é parte integrante da produção de carbeto de silício (SiC), um material extremamente duro e resistente, adequado para ambientes de alta temperatura.

Quimicamente inerte e inodora, a alumina é um composto inorgânico com a fórmula Al2O3. Também conhecido como Alum, Alundum ou Bauxita, esse material inorgânico também pode ser conhecido por outros nomes, incluindo Alum, Alundum ou Bauxita. Encontrada naturalmente na forma de cristais de coríndon, ela forma rubis e safiras, cuja tonalidade vermelha vibrante é proveniente de impurezas de cromo, enquanto a tonalidade azul-esverdeada é proveniente de impurezas de ferro e titânio, respectivamente. A alumina também é usada como abrasivo para lixas, além de ser um ingrediente em esmaltes de vidro, refratários e um importante adsorvente de gases ou vapores de água.

A exposição à alumina pode causar doenças pulmonares. Quando o 26Al radiomarcado é inalado, ele se liga aos macrófagos nos pulmões e se acumula, podendo resultar em bronquíolos atróficos ou pequenas arteríolas pulmonares; além disso, também foi comprovado que ele causa hiperplasia linfoide em ratos, bem como áreas focais de pneumonia lipoídica em hamsters.