Ossido di alluminio

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Ossido di alluminio
Ossido di alluminio
Nome IUPAC
triossido di dialluminio
Nomi alternativi
allumina
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare Al2O3
Massa molecolare (u) 101,94 g/mol
Aspetto solido bianco
Numero CAS [1344-28-1]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 3,94 (20 °C)
Solubilità in acqua ~ 0,001 g/l (20 °C)
Temperatura di fusione 2.050 °C (2.323 K)
Temperatura di ebollizione 2.980 °C (3.253 K)
Indicazioni di sicurezza
Frasi H ---
Consigli P ---[1]

L'ossido di alluminio (o allumina) è l'ossido ceramico dell'alluminio caratterizzato da formula chimica Al2O3. Questo materiale, all'apparenza molto fragile e poco utilizzabile, nasconde proprietà interessanti in campo industriale, quali la resistenza agli acidi, l'elevata conducibilità termica, e la scarsa conducibilità elettrica, ed è anche catalizzatore d'interesse industriale. Viene utilizzato in moltissimi campi, quali l'elettronica e la meccanica, oltre ad essere usata nella biomedica come materiale di innesto. È la base di alcuni minerali come rubino e zaffiro, che si differenziano a seconda delle impurezze metalliche presenti nel reticolo cristallino.

A temperatura ambiente si presenta come un solido bianco inodore.

Dal punto di vista elettrico è un isolante. Viene utilizzato nella crescita epitassiale di dispositivi elettronici come substrato, considerando il buon matching reticolare che consente con alcuni dei semiconduttori più utilizzati.

Forme polimorfe[modifica | modifica sorgente]

L'allumina può presentarsi nelle seguenti forme polimorfe[2], le quali si differenziano principalmente per la loro struttura cristallina:

  • α-allumina
  • β-allumina
  • γ-allumina
  • δ-allumina
  • η-allumina
  • θ-allumina
  • χ-allumina.

α-allumina[modifica | modifica sorgente]

La forma più stabile di Al2O3, α-allumina, è un materiale durissimo e refrattario. Nella forma minerale è nota come corindone e, fra le pietre preziose, come zaffiro; la colorazione azzurra di quest'ultimo si deve ad una transizione di trasferimento di carica dall'impurezza Fe2+ a quella Ti4+.

Reticolo cristallino dell'α-allumina

Il rubino è allumina α nella quale una minuscola percentuale di Al3+ è sostituita da Cr3+. Il Cr(III) assume una colorazione rossa, dovuta alle transizioni elettroniche degli elettroni presenti negli orbitali d-d dello ione cromo.

β-allumina[modifica | modifica sorgente]

La β-allumina è una particolare forma polimorfa dell'allumina che permette il passaggio di ioni all'interno della propria struttura cristallina; grazie a questa sua caratteristica, viene utilizzata come elettrolita all'interno di celle elettrolitiche o galvaniche.

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi processo Bayer.

L'allumina viene comunemente ricavata industrialmente tramite il processo Bayer a partire dal minerale bauxite in un processo che coinvolge l'Idrossido di sodio per alzare il pH della soluzione e sfrutta il comportamento anfotero dell'alluminio.

Proprietà chimico-fisiche[modifica | modifica sorgente]

I campi di utilizzo dell'allumina sono molteplici, grazie ad una serie di proprietà chimico-fisiche che rendono tale materiale adatto per svariate applicazioni. Le caratteristiche principali dell'allumina sono:

  • buona stabilità termica;
  • buona resistenza alla corrosione sia in ambienti acidi che in ambienti alcalini;
  • materiale non soggetto al fenomeno di ossidazione;
  • ottime proprietà dielettriche (può essere utilizzato come isolante elettrico);
  • ottimo grado di durezza: tale materiale è prossimo al diamante, l'allumina ha una durezza di Vickers di 18000 MPa, mentre un acciaio rapido è di soli 9000 MPa;
  • ottima resistenza all'usura: la durata di un componente costituito da questo materiale ceramico è superiore di circa 10-13 volte (nelle stesse condizioni di impiego) rispetto ad uno stesso componente realizzato in acciaio;
  • elevata area superficiale interna: nelle forme micro- e nano-porose tale materiale raggiunge valori di aree superficiali di 300 m2/g;
  • eccellente biocompatibilità: l'allumina viene impiegata per applicazioni biomedicali in quanto, oltre alle proprietà sopra citate, tale ceramica non presenta il fenomeno del rigetto quando è a contatto con i tessuti viventi.

Tra le caratteristiche negative sono una non elevata resistenza meccanica ed una bassa resistenza agli shock termici.

Danni ambientali[modifica | modifica sorgente]

Il 4 ottobre 2010 alle ore 12:25 il villaggio ungherese di Kolontár è stato distrutto da un'inondazione di circa un milione di metri cubi di fanghi color ruggine ad alta concentrazione di allumina. Il cedimento di una vasca di contenimento degli scarti di lavorazione della MAL, una fabbrica di alluminio nel vicino paese di Ajka, ha inondato l'intera zona coprendo un'area di 40 km² ed il bacino del fiume Marcal, in cui il livello di pH si è alzato fino a 13. Nel fiume sono state versate ingenti quantità di acidi per evitare che il disastro colpisse il Danubio, di cui il Marcal è un affluente. Nella catastrofe ecologica, la più grande della storia ungherese, hanno perso la vita nove persone[3] e ne sono state ferite un centinaio. Il danno principale è tuttavia quello all'ecosistema: nel suolo sono state riscontrate, assieme all'allumina, alte concentrazioni di materiali debolmente radioattivi, piombo, cadmio, arsenico e mercurio.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda dell'ossido di alluminio su IFA-GESTIS
  2. ^ G. Paglia, Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments (free download), Curtin University of Technology, Perth, 2004. URL consultato il 5 maggio 2009.
  3. ^ Iszapömlés - Kilencre nőtt a halálos áldozatok száma - BELFÖLD - NÉPSZAVA online

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Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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