酸化アルミニウム

Aluminium_oxide

、アルミニウム（III）酸化程度であるのAl 2 O 3。その他の用途については、酸化アルミニウムを参照してください
アルミニウム酸化物である化学化合物のアルミニウムと酸素との化学式 のAl 2 O 3。これは、いくつかの酸化アルミニウムの中で最も一般的に発生し、特に酸化アルミニウム（III）として識別されます。これは、一般的に呼ばれているアルミナとも呼ばれてもよいaloxide、aloxite、またはアランダムに特定の形態又は用途に応じ。それは、その結晶中に天然に存在する多型 相のα-Al 2 O 3のような鉱物 コランダム、その品種は貴重な宝石の ルビーとサファイアを形成します。Al 2 O 3は、アルミニウム金属の製造、硬度のための研磨剤、および融点が高いための耐火材料としての使用において重要です。
酸化アルミニウム（酸化
アルミニウム）
識別子
CAS番号
1344-28-1 Y
3Dモデル（JSmol）
インタラクティブ画像
インタラクティブ画像ChEMBL ChEMBL3707210 ChemSpider 8164808 Y DrugBank DB11342 ECHA InfoCard 100.014.265
EC番号
215-691-6PubChem CID 9989226
RTECS番号BD120000 UNII LMI26O6933 Y
CompToxダッシュボードEPA） DTXSID1052791 InChI
InChI = 1S / 2Al.3O / q2 * + 3; 3 * -2  Y キー：PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N  Y InChI = 1 / 2Al.3O / q2 * + 3; 3 * -2
キー：PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYAC SMILES 。。。。
。。。。
プロパティ
化学式
Al 2 O 3
モル質量 101.960g ・mol -1
外観 白い固体
におい 無臭
密度 3.987g / cm 3
融点 2，072°C（3，762°F; 2，345 K）
沸点 2，977°C（5，391°F; 3，250 K）
水への溶解度
不溶性
溶解性 すべての溶媒に不溶
log P 0.31860
磁化率（χ）
−37.0×10 −6 cm 3 / mol
熱伝導率 30W・m -1・K -1
屈折率（n D） N ω = 1.768から1.772 N ε = 1.760から1.763 複屈折0.008
構造
結晶構造
三方、HR30
空間群
R 3 c（No.167）
格子定数
a  = 478.5 pm、
c  = 1299.1 pm
配位構造
八面体
熱化学
標準モルエントロピー（S o 298）
50.92J・mol -1・K -1
STDエンタルピー形成（Δ F H ⦵ 298）
−1675.7 kJ / mol
薬理学
ATCコード
D10AX04（WHO）
危険
安全性データシート 参照：データページ
GHSピクトグラム
NFPA 704（ファイアダイヤモンド） 0 0
引火点 不燃性
NIOSH（米国の健康曝露限界）：
PEL（許容）
OSHA 15 mg / m 3（総粉塵）OSHA 5 mg / m 3（呼吸可能画分）ACGIH / TLV 10 mg / m 3
REL（推奨）
なし
IDLH（差し迫った危険） ND 関連化合物
他の
陰イオン
水酸化アルミニウム硫化アルミニウムアルミニウムセレン化物
その他の
陽イオン
三酸化ホウ素酸化ガリウム酸化インジウム酸化タリウム
補足データページ
構造と特性
屈折率（N）、誘電率（ε R）、等
熱力学 データ
相挙動固液気体
スペクトルデータ
UV、IR、NMR、MS
特に明記されていない限り、データは標準状態（25°C 、100 kPa）の材料について示されてい Y 確認します YNS
インフォボックスの参照

コンテンツ
1 自然発生
2 プロパティ
2.1 両性の性質
3 構造
4 製造
5 アプリケーション
5.1 フィラー 5.2 ガラス 5.3 触媒作用 5.4 ガス浄化 5.5 研磨剤 5.6 ペイント 5.7 複合繊維 5.8 ボディアーマー 5.9 摩耗保護 5.10 電気絶縁 5.11 他の
6 も参照してください
7 参考文献
8 外部リンク

自然発生
コランダムは、酸化アルミニウムの最も一般的な天然結晶形です。 ルビーとサファイアは宝石品質のコランダムであり、その特徴的な色は不純物を追跡するためのものです。ルビーは、微量のクロムによって特徴的な深紅色とレーザー品質が与えられます。サファイアは、鉄やチタンなど、他のさまざまな不純物によって与えられるさまざまな色で提供されます。非常にまれなδ型が鉱物デルタルマイトとして発生します。

プロパティ

  粉末状の酸化アルミニウム。
Al 2 O 3は電気絶縁体ですが、セラミック材料としては比較的高い熱伝導率（30 Wm -1 K -1）を持っています。酸化アルミニウムは水に溶けません。コランダムまたはα-酸化アルミニウムと呼ばれる最も一般的に発生する結晶形では、その硬度により、研磨剤として、および切削工具のコンポーネントとしての使用に適しています。
酸化アルミニウムは、耐候性に対する金属アルミニウムの耐性に関与しています。金属アルミニウムは大気中の酸素と非常に反応性が高く、露出したアルミニウム表面に酸化アルミニウムの薄い不動態化層（厚さ4 nm）が数百ピコ秒で形成されます。 この層は、金属をさらなる酸化から保護します。この酸化物層の厚さと特性は、陽極酸化と呼ばれるプロセスを使用して強化できます。アルミニウム青銅などの多くの合金は、耐食性を高めるために合金にアルミニウムの割合を含めることによってこの特性を利用しています。陽極酸化によって生成される酸化アルミニウムは通常アモルファスですが、プラズマ電解酸化などの放電支援酸化プロセスにより、コーティングに結晶性酸化アルミニウムがかなりの割合で含まれ、硬度が向上します。
酸化アルミニウムは、1988年に米国環境保護庁の化学物質リストから削除されました。酸化アルミニウムは、繊維状の場合、EPAの有害物質排出目録リストに含まれています。

両性の性質
酸化アルミニウムは両性物質です。つまり、フッ化水素酸や水酸化ナトリウムなどの酸と塩基の両方と反応し、塩基との酸および酸との塩基として作用し、他方を中和して塩を生成します。Al O
3 + 6HF
2AlF 3 + 3 H O Al O
3 + 2のNaOH + 3 H
2 O2 NaAl（OH）
4（ アルミン酸ナトリウム）

構造

  ブラジル産のコランダム
、サイズは約2×3cm。
結晶性酸化アルミニウムの最も一般的な形態はコランダムとして知られており、これは熱力学的に安定した形態です。酸素イオンはほぼ六角形の最密構造を形成し、アルミニウムイオンは八面体の隙間の3分の2を満たします。Al3 +の各中心は八面体です。結晶学の観点から、コランダムはR 3 cの空間群（国際表の167番）を持つ三方晶の ブラベ格子を採用しています。プリミティブセルは、酸化アルミニウムの2式の単位を含みます。
酸化アルミニウムは、立方晶系のγ相とη相、単斜晶系のθ相、六方晶系のχ相、斜方晶系のκ相、および斜方晶系または斜方晶系のδ相など、他の準安定相にも存在します。 それぞれが独自の結晶構造と特性を持っています。キュービックのγ-Al 2 O 3は、重要な技術的なアプリケーションを持っています。いわゆるβ-のAl 2 O 3は、 NaAlであることが証明された11 O 17。
溶融温度付近の溶融酸化アルミニウムは、およそ2/3の四面体（つまり、Alの2/3が4つの隣接する酸素に囲まれている）であり、1/3の5配位であり、八面体のAl-Oはほとんど（

製造
参照：
酸化アルミニウム生産国のリスト
アルミニウム水酸化物鉱物は、主成分であるボーキサイト、主鉱石のアルミニウム。鉱物の混合物は、ギブサイト（Al（OH）3）、ベーマイト（γ-AlO（OH））、およびダイアスポア（α-AlO（OH））を含むボーキサイト鉱石と、酸化鉄および水酸化物の不純物、石英を含みます。と粘土鉱物。ボーキサイトはラテライトに含まれています。ボーキサイトはバイヤー法で精製されます。Al O
3 + H
2 O + NaOHNaAl（OH） 4 Al（OH）
3 + NaOHNaAl（OH） 4 SiO 2を除いて、ボーキサイトの他の成分は塩基に溶解しません。塩基性混合物を濾過すると、のFe 2 O 3が除去されます。バイエル液が冷却されると、Al（OH）3が沈殿し、ケイ酸塩が溶液中に残ります。
NaAl（OH）
4 NaOH + Al（OH） 3 次に、固体のAl（OH）3 ギブサイトを煆焼（1100°C以上に加熱）して、酸化アルミニウムを生成します。
2 Al（OH） Al O
3 + 3 H 2 O 製品の酸化アルミニウムは多相になる傾向がつまり、コランダムだけでなく、酸化アルミニウムのいくつかの相で構成されます。したがって、製造プロセスを最適化して、カスタマイズされた製品を製造することができます。存在する相のタイプは、例えば、酸化アルミニウム製品の溶解度および細孔構造に影響を及ぼし、それは次に、アルミニウム製造および汚染防止のコストに影響を与える。

アプリケーション
材料科学コミュニティではアルファアルミナ、鉱業およびセラミックコミュニティではアルンダム（溶融形態）またはアロキシトとして知られており、酸化アルミニウムが広く使用されています。2015年の世界の酸化アルミニウムの年間生産量は約1億1500万トンで、その90％以上が金属アルミニウムの製造に使用されています。特殊酸化アルミニウムの主な用途は、耐火物、セラミック、研磨および研磨用途です。アルミナが由来する大量の水酸化アルミニウムは、ゼオライトの製造、チタニア顔料のコーティング、および難燃剤/煙抑制剤として使用されます。
通常、製錬所グレードのアルミナ（SGA）と呼ばれる酸化アルミニウムの90％以上が、通常はホール・エルー法によってアルミニウムの製造に消費されます。通常、特殊アルミナと呼ばれる残りの部分は、その不活性、耐熱性、電気抵抗を反映するさまざまな用途で使用されます。

フィラー
かなり化学的に不活性で白色であるため、酸化アルミニウムはプラスチックに好まれるフィラーです。酸化アルミニウムは日焼け止めの一般的な成分であり、頬紅、口紅、マニキュアなどの化粧品にも含まれることが

ガラス
ガラスの多くの配合物は、成分として酸化アルミニウムを含んでいます。アルミノケイ酸塩ガラスは、5％から10％のアルミナを含むことが多い一般的に使用されるタイプのガラスです。

触媒作用
酸化アルミニウムは、工業的に有用なさまざまな反応を触媒します。その最大規模のアプリケーションでは、酸化アルミニウムは、硫化水素廃ガスを製油所で元素硫黄に変換するためのクラウスプロセスの触媒です。また、アルコールのアルケンへの脱水にも役立ちます。
酸化アルミニウムは、水素化脱硫や一部のチーグラー・ナッタ重合で使用される触媒など、多くの工業用触媒の触媒担体として機能します。

ガス浄化
酸化アルミニウムは、ガス流から水を除去するために広く使用されています。

研磨剤
硬度と強度は酸化アルミニウムを使用しています。その天然に存在する形態であるコランダムは、モース硬度の9 （ダイヤモンドのすぐ下）です。工業用ダイヤモンドのはるかに安価な代替品としてなど、研磨剤として広く使用されています。多くの種類のサンドペーパーは酸化アルミニウム結晶を使用しています。さらに、その低い保温性と低い比熱により、研削作業、特にカットオフツールで広く使用されています。粉末状の研磨鉱物としてaloxite、それは一緒に、主成分であるシリカと、キューの先端で使用される「チョーク」ビリヤード。酸化アルミニウム粉末は、一部のCD / DVD研磨およびスクラッチ修復キットで使用されています。その研磨品質も歯磨き粉での使用の背後にまた、皮膚科医やエステティシャンが利用できる機械プロセス、およびメーカーの指示に従って使用される手動の皮膚研磨剤の両方で、マイクロダーマブレーションにも使用されます。

ペイント
アルミナ効果顔料
酸化アルミニウムフレークは、自動車や化粧品業界などで反射装飾効果の塗料に使用されます。

複合繊維
酸化アルミニウムは、高性能用途向けのいくつかの実験的および商業的繊維材料（例えば、Fiber FP、Nextel 610、Nextel 720）で使用されています。特にアルミナナノファイバーは、関心のある研究分野になっています。

ボディアーマー
一部のボディアーマーは、ほとんどのライフルの脅威に対する効果を達成するために、通常はアラミドまたはUHMWPEバッキングと組み合わせてアルミナセラミックプレートを利用します。アルミナセラミックアーマーは、合法である管轄区域のほとんどの民間人がすぐに利用できますが、軍用グレードとは見なされません。

摩耗保護
酸化アルミニウムは、陽極酸化またはプラズマ電解酸化によってアルミニウムのコーティングとして成長させることができます（上記の「特性」を参照）。コーティングの硬度と耐摩耗性の両方の特性は、酸化アルミニウムの高強度に由来しますが、従来の直流陽極酸化手順で生成された多孔質コーティング層は、60〜70ロックウェル硬度Cの範囲内にあります。硬化炭素鋼合金ですが、天然および合成のコランダムの硬度よりもかなり劣っています。代わりに、プラズマ電解酸化では、コーティングは表面酸化物層でのみ多孔性ですが、下部酸化物層は標準のDC陽極酸化手順よりもはるかにコンパクトであり、酸化物層が再溶融および緻密化されてα-が得られるため、より高い結晶化度を示します。 2000ビッカース硬度前後のはるかに高いコーティング硬度値を持つAl2O3クラスター。

  2005年の酸化アルミニウム生産量
アルミナは、石炭火力発電所の微粉燃料ラインと煙道ガスダクトの内側に取​​り付けられ、摩耗の激しい地域を保護するタイルの製造に使用されます。これらのタイルはもろく、破損しやすいため、衝撃力の大きい領域には適し

電気絶縁
酸化アルミニウムは、集積回路の基板（シリコンオンサファイア）として使用されるだけでなく、単一電子トランジスタや超伝導量子干渉デバイス（SQUID）などの超伝導デバイスの製造のためのトンネルバリアとしても使用される電気絶縁体です。
薄膜のコンフォーマル成長が前提であり、好ましい成長モードである集積回路における電気絶縁としての適用のための原子層堆積はAl 2 O 3つの膜は間の化学的交換により調製することができるトリメチルアルミニウム（Al（CH 3）3）およびH 2 O：
2のAl（CH 3） 3 + 3 H
2 OのAl 2 O 3 + 6 CH 4 H 2上記の反応におけるOを置き換えることができるオゾン（O 3活性酸化剤として）、以下の反応が次に起こる：
2のAl（CH 3） 3 + O
3 のAl 2 O 3 + 3 C 2 H 6
Al 2 O 3膜はO用いて調製3 Hにより調製されたものと比較して示し10~100倍低いリーク電流密度を2 O.
バンドギャップが比較的大きい誘電体である酸化アルミニウムは、コンデンサの絶縁バリアとして使用されます。

他の
照明では、透明な酸化アルミニウムが一部のナトリウムランプに使用されています。酸化アルミニウムは、コンパクト蛍光灯のコーティング懸濁液の調製にも使用されます。
化学実験室では、酸化アルミニウムはクロマトグラフィー用の媒体であり、塩基性（pH 9.5）、酸性（水中ではpH 4.5）、および中性の製剤で利用できます。
健康および医療用途には、人工股関節置換術および経口避妊薬の材料として含まれています。
光刺激ルミネッセンス特性のために、放射線防護および治療用途のシンチレータおよび線量計として使用されます。
高温炉の断熱材は、多くの場合、酸化アルミニウムから製造されます。材料の温度定格に応じて、絶縁体のシリカの割合が異なる場合が断熱材は、さまざまな用途の要件に合わせて、ブランケット、ボード、レンガ、ルースファイバーの形で作ることができます。
酸化アルミニウムの小片は、化学の沸騰石としてよく使用されます。
また、スパークプラグの 絶縁体の製造にも使用されます。
プラズマスプレープロセスを使用し、チタニアと混合して、いくつかの自転車のリムのブレーキ面にコーティングして、耐摩耗性と耐摩耗性を提供します。
釣り竿のほとんどのセラミックアイは、酸化アルミニウムで作られた円形のリングです。
酸化アルミニウムは、ディアマンチンと呼ばれる最高の粉末（白色）の形で、時計製造や時計製造の優れた研磨剤として使用されています。
酸化アルミニウムは、モトクロスやマウンテンバイク業界の支柱のコーティングにも使用されています。このコーティングは二硫酸モリブデンと組み合わされて、表面の長期潤滑を提供します。

も参照してください
酸化アルミニウムナノ粒子
ボーキサイト尾鉱
ベータアルミナ固体電解質、高速イオン伝導体
帯電エアロゾル放出実験（CARE）
アルミナ精製所のリスト
マイクロプルダウン
透明アルミナ

参考文献
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外部リンク
コモンズには、酸化アルミニウムに関連するメディアが
CDC-化学物質の危険性に関するNIOSHポケットガイド”