มุมมอง: 222 ผู้แต่ง: Lake Publish Time: 2025-05-10 Origin: เว็บไซต์
เมนูเนื้อหา
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับอลูมิเนียมออกไซด์
สถานะทางกายภาพของอลูมิเนียมออกไซด์ที่อุณหภูมิห้อง
- ของแข็ง
ทำไมอลูมิเนียมออกไซด์ถึงเป็นของแข็ง?
อลูมิเนียมออกไซด์ในรัฐอื่น ๆ ของสสาร
- สภาพก๊าซ
อลูมิเนียมออกไซด์ในชีวิตประจำวัน
- การใช้อุตสาหกรรมและครัวเรือน
บทบาทของสถานะของอลูมิเนียมออกไซด์ในการใช้งาน
พฤติกรรมการทดลองและอุณหภูมิสูง
- การหลอมละลายและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง
อลูมิเนียมออกไซด์ในปฏิกิริยาเคมี
- 1. สถานะของอลูมิเนียมออกไซด์ที่อุณหภูมิห้องคืออะไร?
- 2. อะลูมิเนียมออกไซด์สามารถเป็นของเหลวหรือก๊าซได้หรือไม่?
- 3. ทำไมอลูมิเนียมออกไซด์จึงมีความเสถียรเหมือนของแข็ง?
- 4. การใช้งานทั่วไปของอลูมิเนียมออกไซด์ของแข็งคืออะไร?
- 5. อลูมิเนียมออกไซด์ละลายในน้ำหรือละลายได้ง่ายหรือไม่?
อลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂o₃) หรือที่รู้จักกันในชื่ออลูมินาเป็นสารประกอบที่มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการใช้งานตั้งแต่สารกัดกร่อนและเซรามิกส์ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโลหะวิทยา หนึ่งในคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับเนื้อหานี้คือ: สถานะของสสารคืออะไร อลูมิเนียมออกไซด์ ? บทความนี้ให้การสำรวจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสถานะทางกายภาพของอลูมิเนียมออกไซด์รูปแบบโครงสร้างพฤติกรรมภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ และความหมายของการใช้งาน
อลูมิเนียมออกไซด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยอลูมิเนียมและอะตอมออกซิเจนโดยมีสูตรal₂o₃ มันมักจะพบว่าเป็นสีขาวไม่มีกลิ่นและเป็นของแข็งผลึกและพบได้ตามธรรมชาติเป็นแร่ธาตุแร่ธาตุ ความหลากหลายของ Corundum รวมถึงอัญมณีที่มีค่าเช่น Ruby และ Sapphire ซึ่งเป็นหนี้สีของพวกเขาในการติดตามสิ่งสกปรก
ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP) อลูมิเนียมออกไซด์มีอยู่เป็นของแข็ง มันปรากฏเป็นวัสดุสีขาวแป้งหรือผลึกขึ้นอยู่กับการเตรียมและความบริสุทธิ์ สถานะของแข็งของมันมีลักษณะโดย:
- รูปร่างและระดับเสียงคงที่
- โครงสร้างตาข่ายที่เข้มข้นและเข้มข้น
- ความหนาแน่นสูง (ประมาณ 3.95–4.1 g/cm 3)
- ความไม่ละลายในน้ำ
- รูปลักษณ์ที่ไม่มีกลิ่นและรสจืด
อลูมิเนียมออกไซด์ก่อให้เกิดโครงตาข่ายสามมิติที่แข็งแกร่งโดยมีไอออนิกที่แข็งแกร่งและพันธะโควาเลนต์ระหว่างอลูมิเนียม (อัล 3+ ) และออกซิเจน (O 2- ) ไอออน โครงสร้างผลึกที่พบมากที่สุดคือ corundum (α-aluminum ออกไซด์) ซึ่งไอออนออกซิเจนก่อให้เกิดโครงสร้างที่เต็มไปด้วยหกเหลี่ยมเกือบหกเหลี่ยมและไอออนอลูมิเนียมเติมสองในสามของลำไส้แปดด้าน
การจัดเรียงที่ได้รับคำสั่งสูงและถูกผูกมัดอย่างแน่นหนาส่งผลให้เป็นวัสดุนั่นคือ:
- ยากมาก (Mohs Hardness 9)
- เสถียรที่อุณหภูมิสูง
- ยากที่จะละลายหรือกลายเป็นไอ
- จุดหลอมเหลว: 2,072 ° C (3,762 ° F)
- จุดเดือด: 2,977 ° C (5,391 ° F)
จุดละลายและการเดือดที่สูงเป็นพิเศษเหล่านี้เป็นผลโดยตรงจากการเชื่อมที่แข็งแกร่งและโครงสร้างขัดแตะหนาแน่นเพื่อให้มั่นใจว่าอลูมิเนียมออกไซด์ยังคงแข็งแกร่งภายใต้สภาพธรรมชาติและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
อลูมิเนียมออกไซด์สามารถเป็นของเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของ 2,072 ° C ในสถานะหลอมเหลวโครงสร้างเปลี่ยนแปลง:
- โครงตาข่ายที่แข็งลดลงทำให้ไอออนเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระมากขึ้น
- ความหนาแน่นลดลง (ประมาณ 2.93 g/cm 3 ใกล้กับจุดหลอมเหลว)
- ของเหลวถูกใช้ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเช่นในการผลิตโลหะอลูมิเนียมผ่านอิเล็กโทรไลซิส
อย่างไรก็ตามอุณหภูมิดังกล่าวอยู่เหนือกว่าทุกวันหรือแม้กระทั่งสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ดังนั้นอลูมิเนียมออกไซด์ของเหลวจึงไม่ค่อยพบนอกเตาหรือห้องปฏิบัติการเฉพาะทาง
อลูมิเนียมออกไซด์สามารถระเหยได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือด (2,977 ° C) แต่ต้องใช้พลังงานสูงมาก ในเฟสก๊าซอัลโอมีอยู่เป็นโมเลกุลที่ไม่ต่อเนื่องหรือกลุ่มเล็ก ๆ และสถานะนี้ส่วนใหญ่เป็นที่สนใจในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือการประมวลผลวัสดุอุณหภูมิสูง
ในขณะที่รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของอลูมิเนียมออกไซด์คือผลึกα-phase (corundum) มันยังสามารถมีอยู่ใน amorphous (non-crystalline) หรือเฟสผลึก metastable อื่น ๆ (γ, Δ, θ, η, κ, χ) โดยไม่คำนึงถึงเฟสที่อุณหภูมิห้องและความดันอลูมิเนียมออกไซด์ยังคงเป็นของแข็ง
- รูปแบบผลึก: แข็งมั่นคงและใช้ในการกัดกร่อนอัญมณีและเซรามิก
- รูปแบบอสัณฐาน: มักจะเกิดจากการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วหรืออะโนไดซ์; ใช้ในการเคลือบและฟิล์มบาง
- Corundum: รูปแบบที่มีความเสถียรและทั่วไปมากที่สุดพบว่าเป็นทับทิมและไพลินในธรรมชาติ
- bauxite: แร่หลักสำหรับการผลิตอลูมิเนียมมีรูปแบบไฮเดรตของอลูมิเนียมออกไซด์
- สารกัดกร่อน: กระดาษทราย, ล้อบดและเครื่องมือตัด
-เซรามิกส์: ส่วนประกอบที่ทนความร้อนสูง
- อิเล็กทรอนิกส์: เป็นฉนวนไฟฟ้าและสารตั้งต้นสำหรับไมโครชิป
- การปลูกถ่ายทางการแพทย์: เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความแข็ง
- การเคลือบ: ชั้นป้องกันและป้องกันการกัดกร่อนบนโลหะ
สถานะของแข็งของอลูมิเนียมออกไซด์มีความสำคัญต่อการใช้เป็น:
- การขัด: ความแข็งของมันช่วยให้สามารถตัดบดและขัดเงาวัสดุอื่น ๆ
- วัสดุทนไฟ: ความเสถียรที่อุณหภูมิสูงทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดเชื้อในเตาเผาและฉนวนกันความร้อนของเตาเผา
- ฉนวนไฟฟ้า: ธรรมชาติที่เป็นของแข็งและไม่ได้รับการอุปถัมภ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
- ชั้นป้องกันออกไซด์: ฟิล์มบาง ๆ ที่เป็นของแข็งที่ก่อตัวบนพื้นผิวอลูมิเนียมช่วยป้องกันการกัดกร่อนต่อไป
เมื่ออลูมิเนียมออกไซด์ถูกทำให้ร้อนไปจนถึงจุดหลอมเหลวของมันโครงสร้างจะเปลี่ยนจากตาข่ายที่แข็งไปเป็นของเหลวที่ไม่เป็นระเบียบมากขึ้น กระบวนการนี้มาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการเปลี่ยนแปลงในการประสานงานของอลูมิเนียมและอะตอมออกซิเจน
- การระเหยสูญญากาศและการสะสมของฟิล์มบาง: อลูมิเนียมออกไซด์ถูกไอและสะสมเป็นฟิล์มอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งในเซมิคอนดักเตอร์และทัศนศาสตร์
- วัสดุอ้างอิงอุณหภูมิสูง: ใช้ในการวิเคราะห์ความร้อนเนื่องจากพฤติกรรมการหลอมละลายที่มั่นคง
แม้ว่าอลูมิเนียมออกไซด์เป็น amphoteric (ทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส) ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในขณะที่อยู่ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างเช่น:
- ด้วยกรด: al₂o₃ + 6 hcl → 2 alcl₃ + 3 h₂o
- ด้วยฐาน: Al₂o₃ + 2 NaOH + 3 H₂O→ 2 Naal (OH) ₄
ในปฏิกิริยาเหล่านี้อลูมิเนียมออกไซด์ของแข็งละลายหรือทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบใหม่
อลูมิเนียมออกไซด์เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องและภายใต้เงื่อนไขส่วนใหญ่ที่พบในธรรมชาติและอุตสาหกรรม สถานะของแข็งนี้เป็นผลมาจากตาข่ายอิออน/โควาเลนต์ที่แข็งแกร่งและจุดหลอมเหลวสูงเป็นรากฐานของการใช้เป็นสารขัดผิวหนังทนไฟฉนวนและวัสดุป้องกัน ในขณะที่มันสามารถเป็นของเหลวหรือก๊าซที่อุณหภูมิสูงมากรัฐเหล่านี้หายากนอกอุตสาหกรรมเฉพาะทางหรือการตั้งค่าการวิจัย การทำความเข้าใจสถานะทางกายภาพของอลูมิเนียมออกไซด์เป็นพื้นฐานในการชื่นชมคุณสมบัติการใช้งานและพฤติกรรมในบริบททางเคมีและวิศวกรรม
อลูมิเนียมออกไซด์เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องปรากฏเป็นผงสีขาวหรือวัสดุผลึก
ใช่ แต่ที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น: มันละลายที่ 2,072 ° C และเดือดที่ 2,977 ° C ดังนั้นรัฐของเหลวและก๊าซจึงหายากนอกกระบวนการอุณหภูมิสูงพิเศษ
พันธะไอออนิกและโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งในโครงสร้างขัดแตะหนาแน่นให้จุดหลอมเหลวสูงและความเสถียรทางเคมีทำให้มันแข็งภายใต้สภาวะปกติ
มันถูกใช้ในสารกัดกร่อน, เซรามิก, อิเล็กทรอนิกส์, การปลูกถ่ายทางการแพทย์และเป็นการเคลือบป้องกันอลูมิเนียมและโลหะอื่น ๆ
ไม่อลูมิเนียมออกไซด์ไม่ละลายน้ำในน้ำและมีจุดหลอมเหลวที่สูงมากทำให้มีเสถียรภาพมากเป็นของแข็ง
