Bài thảo luận Hóa vô cơ - Chủ đề: Nhôm oxit và ứng dụng

Lớp: VL1004 – Nhóm: 5

Thành viên:

1. Trần Quốc Tuấn V1003805.

2. Nguyễn Bá Thông V1003254.

3. Trương Nguyễn Thế Phương V1002549.

4. Lê Hoàng Mỹ Hoa V1001065.

ĐỀ TÀI: NHÔM OXYT, ỨNG DỤNG

I.

Khái niệm:

Nhôm oxyt là một hợp chất hóa học của nhôm và oxi, có công

thức hóa học là Al₂O₃. Nhôm oxyt còn được biết đến tên gọi là

Alumina trong ngành công nghiệp Khai khoáng, nguyên liệu trong

gốm sứ và các ngành khoa học vật liệu.

Trong tự nhiên, những dạng tinh thể bền nhất của nhôm oxyt là

-Al O ( dạng hình khối mặt thoi) và -Al O ( dạng lập phương)

훼

훾

2

3

2

3

và dạng đa hình thường gặp Corundom.

•

-Al O : là những tinh thể bao gồm những ion O^2-gói ghém

훼

2

3

sít nhau theo kiểu lục phương, trong đó 2/3 lỗ trống bát diện

được ion Al³⁺chiếm. nó không có màu và không tan trong

nước. Nó được tạo nên khi đun nóng ở 1000ºC nhôm

hidroxit hoặc muối nhôm hay tao ra trong phản ứng nhiệt

nhôm. Tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật

corundum chứa trên 90% oxit.

•

-Al O : được tạo nên khi nung nóng AlOOH ở 500-600ºC

훾

2

3

hoạt đông hơn corundum có thể tan trong dung dịch kiềm và

dung dịch acid. Là tinh thể lập phương không màu và không

tồn tại trong thiên nhiên. ở 1000ºC chuyển sang dạng α. Có

khả năng hút ẩm mạnh và hoạt động về mặt hóa học.

• Corundom: là dạng kết tinh của nhôm oxit với một ít sắt,

titan, crom và là một trong những khoáng vật tạo đá.

Corundom thường tinh khiết không màu, khi lẫn tạp chất thì

có màu sắc khác nhau. Những dạng trong suốt được dùng

làm đá quý như Ruby màu đỏ, Sapphie gồm các màu còn

lại. Corundom có độ cứng cao với mức 9.0 trên thang độ

cứng Mohs.

II.

Tính chất vật lý của Nhôm Oxyt:

Al₂O₃có độ bền cao do liên kết Al-O-Al và bởi cấu trúc đặc khít

của nó.

Danh pháp IUPAC:

Tên khác:

Oxit Nhôm.

Alumina Nhôm oxittrioxit nhôm.

Phân tử gam

101,96 g/mol.

Trạng thái bình thường

Nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ sôi

Chất rắn màu trắng.

2054^oC.

3000^oC.

Tỷ trọng và pha

3,97 g/cm³, pha rắn.

Oxit Nhôm là chất cách điện và dẫn điện tốt.

III. Tính chất hóa học:

1. Tính bền:

Các phân tử Al³⁺có điện tích lớn (3+) và bán kính ion nhỏ

(0.048 nm) bằng ½ bán kính ion Na⁺hoặc 2/3 bán kính ion

Mg²⁺nên lực hút giữa ion Al³⁺và ion O^2-rất mạnh, tạo nên liên

kết bền vững. Do cấu trúc này mà Al₂O₃có nhiệt độ nóng chảy

rất cao ( 2050⁰C) và rất khó bị khử thành kim loại Al.

2. Tính lưỡng tính:

Al₂O₃có tính lưỡng tính: tác dụng được với dung dịch axit

và dung dịch kiềm

Al₂O₃thể hiện tính bazo:

Al₂O₃+ 2 LiOH => 2LiAlO₂+ H₂O

Al₂O₃thể hiện tính axit:

Al₂O₃+ 6HCl => 2AlCl₃+ 3H₂O

Nhôm kim loại là một chất hoạt động hóa học mạnh với

ôxy trong không khí và nó nhanh chóng tạo ra một lớp mỏng

ôxít nhôm trên bề mặt. Lớp ôxít nhôm này rất vững chắc, không

cho không khí thẩm thấu qua và nhôm không bị oxi hóa tiếp.

Nhôm Oxit bị cacbon khử thành nhôm cacbua ở 2000 độ

2Al₂O₃+ 9C → Al₄C₃+ 6CO.

Hidro và cacbonoxit ( CO) không khữ được nhôm Oxit ở

bất cứ nhiệt độ nào.Nhôm oxit là lớp bảo vệ cho nhôm kim loại

chống lại sự ăn mòn của không khí.

IV. Điều chế nhôm Oxit:

Người ta tinh chế ra nhôm oxit từ quặng Bô-xít, loại

quặng chủ yếu chứa nhôm.Trong công nghiệp Bauxite được

tinh luyện thành nhôm oxit thong qua công nghệ Bayer và sau

đó chuyển thành nhôm kim loại thong qua công nghệ Hall

Heroult.

Công nghệ Bayer được thể hiện như sau:

Bôxit được hoà tách với dung dịch kiềm NaOH. Lượng Al₂O₃

được tách ra trong dạng NaAlO₂hòa tan và được tách ra khỏi

cặn không hoà tan (gọi là bùn đỏ mà chủ yếu là các ô xít sắt, ô

xít titan, ô xít silic…).

Al₂O₃+ 3 H₂O + 2 NaOH --(nhiệt)--> 2NaAl(OH)₄.

- Dung dịch aluminate NaAlO₂được hạ nhiệt đến nhiệt độ

cần thiết và cho mầm Al(OH)₃để kết tủa.

- Sản phẩm Al(OH)₃cuối cùng được lọc, rửa và nung để tạo

thành Al2O₃thành phẩm.

Al(OH)₃--(nhiệt)--> Al₂O₃+ 3 H₂O. Al₂O₃(alumina)

Ứng dụng của Nhôm Oxit:

V.

Sản lượng alumina hàng năm trên thế giới vào khoảng 45

triệu tấn, 90% trong số đó được dùng sản xuất nhôm. Ứng

dụng chủ yếu của nhôm oxit là trong các ngành công nghiệp

sản xuất vật liệu chịu nhiệt,gốm, đánh bóng bề mặt và mài

mòn. Một lượng đáng kể nhôm oxit dùng trong sản xuất zeolite,

làm chất phủ bề mặt và vật liệu chống cháy.Nhôm oxit dạng bột

dùng trong máy ghi sắc ký với 3 trạng thái: bazo, axit và trung

hòa.

Trong lĩnh vực quang học hang GE đã phát triển “

Lucalox” vào năm 1961, một dạng alumina trong suốt được

dùng trong đèn hơi natri hay đèn hơi flo. Trong y học, alumina

được dùng để chế tạo các chi tiết thay thế xương hông,

Alumina và các hợp chất hóa học của alumina được dùng để

lọc nước, alumina cũng có mặt trong thành phần chế tạo kem

đánh răng.

Alumina được sử dụng vì độ cứng và độ bền của nó, hiện

nay một số sản phẩm ván lót sàn đều được phủ lớp cứng bên

ngoài là nhôm oxit. Alumina được sử dụng chủ yếu làm bột mài

thô và bột mài mịn, được sử dụng thay thế cho các bột mài chế

tạo từ kim cương, nhiều loại giấy nhám cũng sử dụng nhôm

oxit tinh thể. Nhôm oxit cũng được sử dụng làm chất khử xước

đĩa CD/DVD. Ngoài ra, alumina cũng được sử dụng sả xuất

các thiết bị siêu dẫn transitor một electron và các thiết bị giao

thoa lượng tử siêu dẫn.

Trong công nghệ hóa học, nhôm oxit cũng được sử dụng

làm chất xúc tác hóa học cho các phản ứng. Trong lọc hóa dầu,

oxit nhôm còn đóng vai trò quan trọng ( chính xác là -Al O ).

훾

2

3

• ứng dụng của -Al O :

휸

2

3

Do tính chất là bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp, hoạt

tính cao, bền cơ, bền nhiệt nên -Al O được sử dụng rộng rãi

훾

2

3

trong lĩnh vực lọc hóa dầu, xúc tác cho các phản ứng hóa học

và chất hấp phụ. Trong công nghệ lọc dầu, -Al O dùng làm

훾

2

3

chất bảo vệ các thiết bị lọc dầu, tăng chất lượng sản phẩm.

Quá trình Clause -Al O sử dụng nhằm chuyển hóa H S thành

훾

2

3

2

muối sunfua. Trong quá trình sử lý hydro, -Al O được sử

훾

2

3

dụng như 1 chất mang xúc tác để tách các chất có chứa lưu

huỳnh và nito.

Trong cuộc sống, người ta còn sử dụng oxit nhôm làm

chất khử độc khói thuốc lá với thành phần chính là -Al O

훾

2

3

Bài thảo luận Hóa vô cơ - Chủ đề: Nhôm oxit và ứng dụng - Trần Quốc Tuấn