Aluminiumoxid

Aluminiumoxid (engl. alumina) ist die Sauerstoffverbindung des chemischen Elements Aluminium.

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Modifikationen

Die wichtigsten Modifikationen des Aluminiumoxides sind:

• das kubische γ-Al₂O₃ (Tonerde, Ausgangsstoff zur Keramik- und Aluminiumherstellung)
• das rhomboedrische (trigonale) α-Al₂O₃ (bekannt als Mineral Korund, Saphir oder – bei Chromdotierung – Rubin, als Schleifmittel und Aluminiumoxid-Keramik)

Gewinnung und Darstellung

Aus Bauxit wird Aluminiumhydroxid (ATH) durch Aufschließen in Natronlauge gewonnen (Bayer-Verfahren). Durch Entziehen des Wassers, z. B. durch Brennen, Sintern oder Kalzinieren erhält man Aluminiumoxid.

Die Darstellung von Aluminiumoxid kann auch durch vorsichtiges Dehydrieren von Gibbsit (Hydrargillit) oder Böhmit erfolgen.

Aluminiumoxid kann auch durch elektrolytische Oxidation auf Aluminiumoberflächen erzeugt werden, siehe Eloxieren und Elektrolytkondensator.

Das reine Metall Aluminium weist nach Lagerung an Luft eine dünne spontane Aluminiumoxidschicht (Selbstpassivierung) auf, die es vor Korrosion schützt.

Aluminiumoxid entsteht auch bei der Verbrennung von Aluminiumpulver mit Ammoniumperchlorat in Feststoffraketen.

Eigenschaften

Das γ-Al₂O₃ ist ein hygroskopisches, weißes, lockeres Pulver, das nicht in Wasser, dafür in starken Säuren und Basen löslich ist.

Bereits ab 800 °C geht das γ-Al₂O₃ in das in Säuren wie Basen im allgemeinen unlösliche α-Al₂O₃ über.

Mit verschiedenen Metalloxiden bildet Aluminiumoxid Aluminate.

γ-Al₂O₃ ist ein poröses Material, dessen Oberflächenstruktur stark von den Herstellungprozess, beziehungsweise dessen Temperatur, beeinflusst werden kann. In der Chromatographie wird es als Adsorbens verwendet.

Verwendung

Das α-Al₂O₃ hat eine Mohs'sche Härte von 9 bis 9,5 und wird unter anderem zu Lagersteinen von Messinstrumenten und Uhren, sowie zu Schleifmitteln verarbeitet. Basis dafür ist häufig das als Nebenprodukt der Aluminothermie anfallende Alundum.

Kalzinierte Aluminiumoxide werden in der Keramik (z. B. in Zündkerzen, Waschbecken, Hotelgeschirr, schusssicherer Bekleidung) oder im weitesten Sinn als Poliermittel (z.B. in Glaskeramikreinigern, Autopflegemitteln, Bremsbelägen, Zahnpasten) verwendet. Weiterhin dient gesintertes α-Al₂O₃ (Sinterkorund) als feuerfestes Material in Ofenauskleidungen oder Laborgeräten.

Mit Verunreinigungen durch geringe Mengen an Cr₂O₃ beziehungsweise TiO₂ bildet der Korund die Edelsteine Rubin und Saphir.

Mit Ti₂O₃ dotierte Al₂O₃-Einkristalle bilden das Herzstück des Titan:Saphir-Lasers.

γ-Al₂O₃ dient als Adsorbens und als Katalysatorträger, sowie als Katalysator selbst.

In der Elektrotechnik wird Aluminiumoxid wegen seiner hohen relativen Dielektrizitätskonstante als Dielektrikum eingesetzt. Haupteinsatzbereich ist dabei die Realisierung von Streifenleitungen und Kondensatoren in der Hochfrequenztechnik.

Neueste Sinterverfahren machen es möglich, Aluminiumoxid zur Herstellung extrem fester und bruchsicherer Gläser einzusetzen, z. B. bei Armbanduhrengläsern (Nature, Vol. 430, S. 761, 2004).

In letzter Zeit werden Al₂O₃ Keramiken auch in Panzerungen von Fahrzeugen verwendet. Die Keramik - Kacheln werden dabei auf ein Aramid- bzw. Dyneema-Gewebe geklebt. Diese Art der Panzerung erreicht, bei einem gleichen Flächengewicht die doppelte Schutzwirkung von Panzerstahl. Die Keramik fragmentiert das Geschoss, die Aramid-Fasern fangen anschließend die Bruchstücke auf.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f g h i j} SDL Merck: http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1010/101095.pdf. 20. Feb. 2007

Siehe auch

• Korund
• Saphir