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| 氧化鋁 | |
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| 氧化鋁、剛玉、紅寶石和藍寶石雖然名稱各異，其形態、硬度、性質、用途也不相同，貴賤更是相距甚遠，但是它們的化學成份卻完全相同，皆是氧化鋁。 一．氧化鋁 純凈的氧化鋁是白色無定形粉末，俗稱礬土，密度3.9-4.0g/cm3，熔點2050℃、沸點2980℃，不溶于水，氧化鋁主要有α型和γ型兩種變體，工業上可從鋁土礦中提取。 鋁土礦（Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O）是鋁在自然界存在的主要礦物，將其粉碎后用高溫氫氧化鈉溶液浸漬，獲得鋁酸鈉溶液；過濾去掉殘渣，將濾液降溫并加入氫氧化鋁晶體，經長時間攪拌，鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉淀；將沉淀分離出來洗凈，再在950-1200℃的溫度下煅燒，就得到α型氧化鋁粉末，母液可循環利用。此法由奧地利科學家拜耳（K．J．Bayer）在1888年發明，時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法，人稱“拜耳法”。 在α型氧化鋁的晶格中，氧離子為六方緊密堆積，Al3+對稱地分布在氧離子圍成的八面體配位中心，晶格能很大，故熔點、沸點很高。α型氧化鋁不溶于水和酸，工業上也稱鋁氧，是制金屬鋁的基本原料；也用于制各種耐火磚、耐火坩堝、耐火管、耐高溫實驗儀器；還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等；高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料；還用于生產現代大規模集成電路的板基。 γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水制得，工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠。其結構中氧離子近似為立方面心緊密堆積，Al3+不規則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中。γ型氧化鋁不溶于水，能溶于強酸或強堿溶液，將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁。γ型氧化鋁是一種多孔性物質，每克的內表面積高達數百平方米，活性高吸附能力強。工業品常為無色或微帶粉紅的圓柱型顆粒，耐壓性好。在石油煉制和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體；在工業上是變壓器油、透平油的脫酸劑，還用于色層分析；在實驗室是中性強干燥劑，其干燥能力不亞于五氧化二磷，使用后在175℃以下加熱6-8h還能再生重復使用。 目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要占到總產量的90％以上，氧化鋁大部分用于制金屬鋁，用作其它用途的不到10％。 二．剛玉 自然界天然存在的α型氧化鋁晶體叫做剛玉，常因含有不同的雜質而呈現不同的顏色。剛玉一般呈帶藍或帶黃的灰色，有玻璃或金剛光澤，密度在3.9-4.1g/cm3，硬度8.8，僅次于金剛石和碳化硅，能耐高溫。含有鐵的氧化物的剛玉砂叫金剛砂，呈暗灰色、暗黑色，常作研磨材料，用于制各種研磨紙、砂輪、研磨石，也用于加工光學儀器和某些金屬制品。 |
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