Ossido di alluminio: proprietà, preparazione, usi
L’ossido di alluminio detto allumina è un composto binario con formula Al2O3 che si trova in natura nella bauxite e nel corindone.
Proprietà dell’ossido di alluminio
È un materiale che ha una durezza tra 9 e 9.5 nella scala di Mohs e mostra:
- Resistenza all’usura e alla corrosione
- Stabilità alle temperature elevate
- Bassa espansione termica
- Alta resistenza elettrica
- Scarsissima solubilità in acqua e in altri solventi
Grazie alle sue eccellenti qualità meccaniche, chimiche e termiche, l’ossido di alluminio si distingue da molti materiali comparabili offrendo soluzioni uguali o migliori per la produzione e la fabbricazione a basso costo.
L’ossido di alluminio è un ossido anfotero e pertanto può reagire sia con gli acidi che con le basi.
Ad esempio reagisce con l’acido cloridrico per dare il cloruro di alluminio:
Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
Reagisce con le basi come l’idrossido di sodio per dare l’alluminato di sodio:
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4
Preparazione
E’ ottenuto attraverso diverse metodologie.
L’alluminio impuro, spesso preveniente da scorie industriali, è trattato dapprima con acido cloridrico con ottenimento del cloruro di alluminio:
2Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
La soluzione di cloruro di alluminio è trattata con una base con ottenimento di idrossido di alluminio. Quest’ultimo, a seguito di calcinazione, dà luogo alla formazione dell’ossido.
Partendo dall’idrossido di alluminio contenuto nei minerali si può ottenere l’ossido tramite il processo Bayer
L’ossido di alluminio si forma dalla reazione dell’alluminio con l’ossigeno dell’aria:
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
La pellicola che si forma previene la corrosione del metallo passivandolo
Reazioni
Oltre che con gli acidi e le basi reagisce a una temperatura di 150°C con il fluoruro di cloro (III) per dare fluoruro di alluminio, ossigeno e cloro:
4 ClF3 + 2 Al2O3 → 4 AlF3 + 3 O2 + 2 Cl2
Usi
A causa delle sue proprietà l’ossido di alluminio è utilizzato a livello industriale nei campi più svariati.
Viene utilizzato in campo medico per i cuscinetti nelle protesi d’anca, impianti bionici, corone dentali, monconi, ponti e altri impianti dentali. È anche utilizzato in apparecchiature e strumenti di laboratorio come crogioli, forni e altri articoli
Per l’elevato punto di fusione e di ebollizione e per l’alta resistenza termica è utilizzato nella produzione di isolanti per forni ad alta temperatura e isolanti elettrici. I film di allumina sono anche componenti nell’industria dei microchip.
Per la sua estrema resistenza e durezza, è spesso utilizzato come abrasivo per la carta vetrata. La resistenza e la leggerezza dell’ossido di alluminio contribuiscono a migliorare le armature antiproiettile, come le corazze, nonché le armature per veicoli e aerei, che è il suo mercato più grande. L’ossido di alluminio viene utilizzato anche nelle finestre antiproiettile in zaffiro sintetico e nella balistica
L’ossido di alluminio è utilizzato anche per la produzione di componenti per tubazioni e di vari strumenti di lavorazione, utensili da taglio, guaine per termocoppie. Poiché l’allumina è chimicamente inerte, viene utilizzata come riempitivo in plastica, mattoni e altri oggetti in argilla pesante, come i forni
È usato in prodotti per la protezione solare ed è talvolta presente anche in cosmetici come fard, rossetti e smalti per unghie.
Catalizza una varietà di reazioni come il processo Claus in cui si convertono i gas di scarico dell’idrogeno solforato in zolfo elementare nelle raffinerie. È anche utile per la disidratazione degli alcoli ad alcheni.
Funge da supporto per molti catalizzatori industriali, come quelli utilizzati nell’idrodesolforazione e in alcune polimerizzazioni Ziegler-Natta.
