Óxido de alumínio

Óxido de Alumínio
Óxido de alumínio Identificadores Número CAS 1344-28-1 ChemSpider 14086 Número RTECS BD120000
Óxido de alumínio Propriedades Fórmula química Al2O3 Massa molar 101.96 g/mol Densidade 3,94 g·cm-3[1] Ponto de fusão 2072 °C[2] 2050 °C[1] Ponto de ebulição 2980 °C[3] 2980 ± 60 °C[1] Solubilidade em água insolúvel[1] Índice de refracção (nD) nω=1.768 - 1.772 nε=1.760 - 1.763 Birefringence 0.008 [carece de fontes?]
Óxido de alumínio Estrutura Geometria de coordenação octahedral
Óxido de alumínio Termoquímica Entalpia padrão de formação ΔfHo298 −1675.7 kJ·mol−1[4] Entropia molar padrão So298 50.92 J·mol−1·K−1 [carece de fontes?]
Óxido de alumínio Riscos associados Classificação UE Not listed. NFPA 704 0 2 0   Frases R - Frases S S22 Ponto de fulgor não inflamável LD50 > 5000 mg·kg-1 (Rato, oral)[1]
Óxido de alumínio Compostos relacionados Outros aniões/ânions fluoreto de alumínio sulfeto de alumínio nitreto de alumínio Outros catiões/cátions óxido de magnésio trióxido de boro trióxido de gálio óxido de índio óxido de tálio dióxido de silício Compostos relacionados hidróxido de alumínio
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão. Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

O óxido de alumínio (Al₂O₃) é um composto químico de alumínio e oxigénio. Também é conhecido como alumina, um nome usado frequentemente pelas comunidades mineira, de cerâmica e da ciência dos materiais.

O óxido de alumínio é o principal componente da bauxita, o principal minério de alumínio. Industrialmente, a bauxita é purificada em óxido de alumínio através do processo Bayer, e o óxido é depois convertido em alumínio metálico pelo processo Hall-Héroult.

As pedras preciosas rubi e safira são compostas principalmente por óxido de alumínio e as suas cores características são-lhes dadas por traços de impurezas.

Seu uso mais significativo é na produção do metal alumínio, embora seja usado como um abrasivo devido à sua dureza e como um material refratário devido a seu alto ponto de fusão.^[5]

A bauxita é constituída por Al₂O₃, Fe₂O₃, e SiO₂. Estes compostos purificam-se no processo Bayer:

Al₂O₃ + 3H₂O + 2NaOH + calor → 2NaAl(OH)₄

O Fe₂O₃ não é solúvel. O SiO₂ dissolve-se como silicato Si(OH)₆^2-. Após filtrado, o Fe₂O₃ é retirado. Quando o líquido proveniente do Método Bayer se resfria, o Al(OH)₃ precipita enquanto o silicato continua em suspensão. Então:

2Al(OH)₃ + calor → Al₂O₃ + 3H₂O

O Al₂O₃ obtido é a alumina.

O óxido de alumínio é um óxido anfótero, reagindo tanto com ácidos quanto com bases.

O óxido de alumínio é responsável pela resistência às intempéries do alumínio metálico. O metal alumínio é muito suscetível ao oxigênio atmosférico e uma camada fina de óxido de alumínio se forma rapidamente na superfície exposta de metal. Essa camada o protege de oxidação mais profunda. A espessura e as propriedades da camada de óxido podem ser melhoradas por meio de um processo chamado de anodização.

O óxido de alumínio é um excelente isolador térmico e elétrico, mas tem uma condutividade térmica relativamente alta (30 Wm⁻¹K⁻¹)^[6] para um material cerâmico. Em sua forma cristalina, chamada coríndon, tem dureza suficiente para ser empregada como abrasivo e como componente de ferramentas de corte.^[5]

Óxido de alumínio em pó é frequentemente empregado como um meio para cromatografia.

Em agosto de 2004, cientistas norte-americanos em trabalho para a 3M desenvolveram uma técnica para formar uma liga de alumina e terra rara, produzindo um vidro bastante resistente.

O óxido de alumínio foi removido da lista de produtos químicos da EPA em 1988.

Conhecido como alumina alfa na ciência dos materiais, e como alundum (na forma fundida) ou aloxite nas comunidades de mineração e cerâmica, o óxido de alumínio tem ampla utilização. A produção global anual de óxido de alumínio em 2015 foi de aproximadamente 115 milhões de toneladas, sendo que mais de 90% foram utilizados na fabricação de alumínio metálico.^[7] Os principais usos das aluminas especiais são em refratários, cerâmicas, polimento e aplicações abrasivas. Grandes tonelagens de hidróxido de alumínio, do qual a alumina é derivada, são usadas na fabricação de zeólitos, revestimento de pigmentos de titânia e como retardante de chama/supressor de fumaça.

Mais de 90% do óxido de alumínio, denominado alumina de grau metalúrgico (SGA), é consumido para a produção de alumínio, geralmente pelo processo Hall-Héroult. O restante, chamado de alumina especial, é usado em uma ampla variedade de aplicações que aproveitam sua inércia química, resistência à temperatura e resistência elétrica.^[8]

Por ser quimicamente inerte e branco, o óxido de alumínio é comumente usado como preenchedor para plásticos. O óxido de alumínio é um ingrediente comum em protetores solares^[9] e também está frequentemente presente em cosméticos como blush, batom e esmalte.^[10]

Muitas formulações de vidro contêm óxido de alumínio como ingrediente.^[11] O vidro de aluminossilicato é um tipo de vidro comumente usado que geralmente contém de 5% a 10% de alumina.

O óxido de alumínio catalisa uma variedade de reações úteis industrialmente.^[12] Em sua aplicação em maior escala, o óxido de alumínio atua como catalisador no processo Claus para converter gases residuais de sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar em refinarias. Também é útil para a desidratação de álcoois em alcenos. O óxido de alumínio serve como suporte para diversos catalisadores industriais, como os utilizados em hidrodessulfurização e em algumas polimerizações Ziegler-Natta.

O óxido de alumínio é amplamente utilizado para remover água de correntes gasosas.^[13]

O óxido de alumínio é valorizado por sua dureza e resistência. Sua forma natural, o corindo, possui grau 9 na escala de Mohs (logo abaixo do diamante). É amplamente empregado como abrasivo, inclusive como substituto mais econômico para diamante industrial. Muitos tipos de lixa utilizam cristais de óxido de alumínio. Adicionalmente, sua baixa retenção de calor e baixo calor específico o tornam ideal para operações de retificação, especialmente em discos de corte. Na forma de pó abrasivo (aloxita), é componente principal (juntamente com sílica) do "giz" para tacos de sinuca. Pós de óxido de alumínio são usados em kits de polimento/remoção de riscos em CDs/DVDs.

Flocos de óxido de alumínio são utilizados em tintas para criar efeitos decorativos reflexivos, como nas indústrias automotiva ou cosmética.^[10]

O óxido de alumínio é um representante das cerâmicas bioinertes.^[14] Devido à sua excelente biocompatibilidade, alta resistência e durabilidade, as cerâmicas de alumina são utilizadas em aplicações médicas para fabricar ossos e articulações artificiais.^[15] Neste caso, o óxido de alumínio é usado para revestir superfícies de implantes médicos, conferindo biocompatibilidade e resistência à corrosão.^[16] Também é empregado na fabricação de implantes dentários, próteses articulares e outros dispositivos médicos.^[17]

O óxido de alumínio tem sido utilizado em alguns materiais fibrosos experimentais e comerciais para aplicações de alto desempenho (por exemplo, Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720).^[18] As nanofibras de alumina, em particular, tornaram-se um campo de interesse em pesquisas.

Alguns coletes à prova de balas utilizam placas cerâmicas de alumina, geralmente combinadas com suportes de aramida ou UHMWPE para obter eficácia contra a maioria das ameaças de rifles. A blindagem cerâmica de alumina está facilmente disponível para a maioria dos civis em jurisdições onde é legal, mas não é considerada de grau militar.^[19]

O óxido de alumínio é um isolante elétrico utilizado como substrato (silício sobre safira) para circuitos integrados, mas também como barreira de tunelamento para a fabricação de dispositivos supercondutores, como transistores de elétron único, dispositivos de interferência quântica supercondutora (SQUIDs) e qubits supercondutores.^[20]

Referências

• «Artigo da PhysicsWeb sobre a Alumina Transparente» (em inglês)