AluminiumoxidAluminiumoxid& Aluminate& Aluminate

Von Kim Schmitter und Vanessa Meslage

Gliederung

Al2O3:

g

Al2O3: Eigenschaften Modifikationen Modifikationen Verwendung

Herstellung Herstellung

Aluminate: Aluminate: Mineralien

Natriumaluminat Natriumaluminat Weitere Aluminate

Molare Masse: 101 96 g/molAl2O3 – Eigenschaften

Molare Masse: 101,96 g/molDichte: 3,94 g/cm³Schmel p nkt 2050°C Hochtemperat rfestSchmelzpunkt: 2050°C Hochtemperaturfesthohe Festigkeit und HärteK i b ä di k iKorrosionsbeständigkeitsehr gutes IsolationsverhaltenEin amphoteres Salz

α- Al2O3 KorundStabilste PhaseFundorte des Minerals auf allen KontinentenFundorte des Minerals auf allen KontinentenTrigonales KristallsystemMohs Härte on 9 eithärteste MaterialMohs-Härte von 9 zweithärteste MaterialMineral ist farblos, durch Verunreinigungen b tbuntIn Basen und Säuren nahezu unlöslich

α- Al2O3 Rubin

Rote Farbgebung durch Zugabe von

2 3

Rote Farbgebung durch Zugabe von Cr3+-Ionen

Künstliche Herstellung seit 1888l f h Verneuil-Verfahren

α- Al O SaphirBlaue Farbgebung durch Ti3+-Ionen

α Al2O3 Saphirg g

(auch alle Farben außer rot möglich)Synthetische Herstellung einfachSynthetische Herstellung einfachHitzebehandlung Farbänderung und Erhöhung der KlarheitFarbänderung und Erhöhung der KlarheitRisse und Unebenheiten können durch Einschmelzen von Borax oderEinschmelzen von Borax oder Bleikristallglas erhoben werden

Verwendung von α- Al2O3

Verarbeitung zu Schmucksteinen

g 2 3

Verarbeitung zu SchmucksteinenLagerstein in UhrwerkenUhrengläser (Saphir)Uhrengläser (Saphir)Nadelträger in hochwertigen TonabnehmernR bi l /Ti S hi LRubinlasern /Titan-Saphir-LaserSchleif-und PoliermittelKalzinierte (gebrannter) Korund in schusssicherer Bekleidung, Waschbecken etc.

β-Al2O3 Tonerde

Ein historischer Irrtum

β 2 3

Ein historischer IrrtumAl2O3 mit Na2O 2Na Al11O17Auch bekannt unter dem MineralnamenAuch bekannt unter dem Mineralnamen

DiaoyudaoitV d l Di h i N t iVerwendung als Diaphragma in Natrium-

Schwefel-Batterien

ɣ-Al2O3 Tonerde

Hygroskopisches weißes Pulver

ɣ 2 3

Hygroskopisches, weißes PulverKubische AnordnungPoröse reaktive OberflächePoröse, reaktive OberflächeWasserunlöslich aber löslich in starken Säuren

d Bund BasenAusgangsstoff zur Keramik und Al i i h t llAluminiumherstellung

Verwendung von ɣ-Al O

im Maschinen und Anlagenbau

Verwendung von ɣ-Al2O3

im Maschinen- und Anlagenbau・Dicht- / Regelscheiben für Ventile, Wärmespeicher Schutzauskleidung vonWärmespeicher, Schutzauskleidung von Transportrinnen, Mischer…

in der Chemie- und VerfahrenstechnikK l Ch hi L b ll・ Katalysator, Chromatographie, Laborporzellan

Verwendung von ɣ-Al2O3

in der Elektrotechnik・ als Dielektrikum (Kondensatoren)

in der Medizintechnik・Gelenke, Zahnersatz,

in der Lichttechnikin der Lichttechnik・Natriumdampf-Hochdrucklampen

Außerdem: Keramiknoppen in der Anlaufspur von Skisprungschanzenvon Skisprungschanzen

Herstellung von Al203Herstellung von Al203Bauxit wird mit Natronlauge aufgeschlossen● Bauxit wird mit Natronlauge aufgeschlossen →Na(Al(OH)4) →  Al(OH)3 → Al2O3 → impfen (Kristallbildung)(Kristallbildung)

AluminateAluminate●Al(OH)3 ist amphoter und kann auch als AluminiumsäureAl(OH)3 ist amphoter und kann auch als Aluminiumsäure erfasst werden (HAlO2*H2O)

Die Salze mit der Struktur AlO (kondensierte Form) und● Die Salze mit der Struktur  AlO2‐ (kondensierte Form), und die mit der Struktur Al(OH)4 ‐(komplexe Form) werden Aluminate genanntAluminate genannt

●Allgemeine Schreibweise: MAlO2 (M = Metallkation) oder MAl(OH)MAl(OH)4

MineralienMineralien2 wer ge Ka onen→ viele mineralische● 2‐wer ge Ka onen → viele mineralische Verbindungen in der Natur: MgAl2O4 (Spinell), ZnAl O (Gahnit) MnAl O (Galaxit) und FeAl OZnAl2O4 (Gahnit), MnAl2O4 (Galaxit) und FeAl2O4(Hercynit)

NatriumaluminatNatriumaluminatNatriummetaaluminat(fest) oder Natriumaluminat‐● Natriummetaaluminat(fest) oder Natriumaluminat‐Lösung

l h l h d k● Natriumaluminat‐Lösung entsteht als Zwischenprodukt im Bayer‐Verfahren

Natriummetaaluminat durch Verschmelzen von Al O● Natriummetaaluminat durch Verschmelzen von Al2O3und Metalloxiden

NatriumaluminatNatriumaluminatNatriummetaaluminat: Schnellhärter für Beton● Natriummetaaluminat: Schnellhärter für Beton, Flockungsmittel in der Abwasserklärung, zur Herstellung von Lacken und Seifenvon Lacken und Seifen

● Natriumaluminat‐Lösung: enthält Handelsüblich 6‐8% Al i i d 20% i N t lAluminium und 20%‐ige Natronlauge

● Wird zur Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung, sowie zur Herstellung von Calciumaluminaten verwendet

NatriumaluminatNatriumaluminat● Aluminium bildet in Lösung Hexaaquakomplexe“● Aluminium bildet in Lösung „Hexaaquakomplexe

● Es können sich basische Salze bilden

● Basische Sulfate und Phosphate → pH‐Wert erhöht

Keine zusätzlichen Anionen (wie bei AlCl )● Keine zusätzlichen Anionen (wie bei AlCl3)

Weitere AluminateWeitere AluminateCalciumaluminat: Al O mit CaO wichtig in der● Calciumaluminat: Al2O3 mit CaO, wichtig in der Zementindustrie, da gebrannte Calciumaluminate eine hohe Festigkeit aufweisenhohe Festigkeit aufweisen

● Chromaluminat: Keramikfarbe

● Bariumaluminat: „Kesselsteinlösungsmittel“ und Reinigiung industrieller Abwässer

● Bleialuminat: weiß, feuerfest → Herstellung von Ziegeln und feuerfesten Auskleidungenund feuerfesten Auskleidungen

Quellen

http://www.ceramtec.de/werkstoffe/aluminiumoxid/http://www.ceramtec.de/werkstoffe/aluminiumoxid/

http://www.wikipedia.com

http://www.retrobibliothek.de

http://www.nanopartikel.info/cms/Wissenbasis/Aluminiumoxide

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Korund