ساختارهای کریستالی اکسید آلومینیوم (آلومینا)

اکسید آلومینیوم با فرمول شیمیایی Al2O3 ، ترکیبی است که فرم کریستالی آن بیشتر به شکل کرندوم در طبیعت یافت می شود. کوردندوم سنگ سنباده نیز نامیده می شود زیرا سنگی است که از آن برای تهیه ی سنباده استفاده می شده است. همچنین به نام سنگ یاقوت نیز نامیده می شود زیرا گونه های از آن به عنوان سنگ قیمتی یاقوت به کار می رود. از آنجاییکه این شکل در طبیعت یافت می شود می توان حدس زد که این ساختار، ساختاری است که از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است. این فرم همان ساختاری است که به نام آلفا آلومینا شناخته می شود. آلفا آلومینا پایدارترین ساختاری است که از ترکیب اکسیژن و آلومینیوم به دست می آید و محصول نهایی فرایندهای گرمایی و هیدروکسیل زدایی از هیدروکسیدها می باشد. در این ساختار یون های اکسیژن یک ساختار هگزاگونال فشره را ایجاد می کنند بطوریکه یون های آلومینیوم (+Al3) دو سوم موقعیت های اکتاهدرال را پر می کنند.

آلفا آلومینا در واقع شامل صفحه های فشرده از آنیون های بزرگ اکسیژن (با قطر ۰/۱۴ نانومتر) است که به ترتیب روی هم قرار گرفته اند (صفحات A و B در شکل زیر):

ظرفیت کاتیون های آلومینیوم (با شعاع ۰/۰۵۳ نانومتر) ۳+ بوده و ظرفیت آنیون های اکسیژن ۲- می باشد. بنابراین برای هر سه آنیون اکسیژن فقط دو کاتیون آلومینیوم می تواند وجود داشته باشد تا ساختار کریستالی از لحاظ الکتریکی خنثی باشد. در نتیجه کاتیون ها فقط دو سوم موقعیت های اکتاهدرال را اشغال می کنند.

به جز فاز کریستالی آلفا، اکسید آلومینیوم دارای فازهای متعدد دیگری نیز هست. از جمله فاز گاما و اتا که مکعبی هستند، فاز مونوکلینیک تا، فاز شش وجهی ژی، فاز اورتورومبیک کاپا و فاز سیگما که می تواند تتراگونال یا اورتورومبیک باشد. هر یک از این فازها، فازهای گذرا نیز نامیده می شوند زیرا نیمه پایدار هستند. به طور کلی هر یک از فازهای کریستالی آلومینا با فرایندهای گرمایی در دماهای مختلف می توانند به دست آیند:

گاما آلومینا دارای ساختار بسیار متخللخلی می باشد که سطح ویژه ی بالایی دارد به همین دلیل به عنوان کاتالیزور و به عنوان عامل جذب سطحی کاربرد زیادی پیدا کرده است. فرمول مولکولی دقیق در ساختار مکعبی گاما آلومینا در واقع Al2.67O4 می باشد و معمولا از تجزیه ی گرمایی بوهمیت (آلومینیوم اکسی هیدروکسید) به دست می آید. شکل ساختاری گاما آلومینا به صورت زیر می باشد:

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *