môn hóa vô cơ - đề tài 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 Al
2
O
3
. 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
2
O
3
( dạng hình khối mặt thoi) và -Al
2
O
3
( dạng lập phương) và
dạng đa hình thường gặp Corundom.
• -Al
2
O
3

: là những tinh thể bao gồm những ion O
2-
gói ghém sít
nhau theo kiểu lục phương, trong đó 2/3 lỗ trống bát diện
được ion Al
3+
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
2
O
3
: được tạo nên khi nung nóng AlOOH ở 500-600ºC
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:
Al
2

O
3
có 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 Chất rắn màu trắng.
Nhiệt độ nóng chảy 2054
o
C.
Nhiệt độ sôi 3000
o
C.
Tỷ trọng và pha 3,97 g/cm
3
, pha rắn.
Oxit Nhôm là chất cách điện và dẫn điện tốt.
III. Tính chất hóa học:
1. Tính bền:
Các phân tử Al
3+
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 Mg
2+
nên lực hút giữa ion Al

3+
và ion O
2-
rất mạnh, tạo nên liên kết
bền vững. Do cấu trúc này mà Al
2
O
3
có nhiệt độ nóng chảy rất
cao ( 2050
0
C) và rất khó bị khử thành kim loại Al.
2. Tính lưỡng tính:
Al
2
O
3
có tính lưỡng tính: tác dụng được với dung dịch axit
và dung dịch kiềm
Al
2
O
3
thể hiện tính bazo:
Al
2
O
3
+ 2 LiOH => 2LiAlO
2

+ H
2
O
Al
2
O
3
thể hiện tính axit:
Al
2
O
3
+ 6HCl => 2AlCl
3
+ 3H
2
O
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
2Al
2
O
3
+ 9C → Al
4
C

3
+ 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 Al
2
O
3
được tách ra trong dạng NaAlO
2
hòa 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…).
Al
2
O
3
+ 3 H
2
O + 2 NaOH (nhiệt) > 2NaAl(OH)
4
.

- Dung dịch aluminate NaAlO
2
được hạ nhiệt đến nhiệt độ
cần thiết và cho mầm Al(OH)
3
để kết tủa.
- Sản phẩm Al(OH)
3
cuối cùng được lọc, rửa và nung để tạo
thành Al2O
3
thành phẩm.
Al(OH)
3
(nhiệt) > Al
2
O
3
+ 3 H
2
O. Al
2
O
3
(alumina)
V. Ứng dụng của Nhôm Oxit:
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
2
O
3
).
• ứng dụng của -Al
2
O

3
:
Do tính chất là bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp, hoạt
tính cao, bền cơ, bền nhiệt nên -Al
2
O
3
được sử dụng rộng rãi
trong lĩnh vực lọc hóa dầu, xúc tác cho các phản ứng hóa học
và chất hấp phụ. Trong công nghệ lọc dầu, -Al
2
O
3
dùng làm
chất bảo vệ các thiết bị lọc dầu, tăng chất lượng sản phẩm.
Quá trình Clause -Al
2
O
3
sử dụng nhằm chuyển hóa H
2
S thành
muối sunfua. Trong quá trình sử lý hydro, -Al
2
O
3
được sử 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
2
O
3