ALUMINIUM OKSIDA: FUNGSI DAN APLIKASI

Aluminium oksida adalah oksida amfoter dengan rumus kimia Al2O3. Hal ini umumnya disebut sebagai alumina, atau korundum dalam bentuk kristalnya, serta banyak nama lainnya, mencerminkan terjadinya secara luas di alam dan industri. Penggunaan yang paling signifikan adalah dalam produksi logam aluminium, meskipun juga digunakan sebagai  abrasif karena untuk kekerasannya dan sebagai refraktor karena bahan untuk titik lebur yang tinggi.

Aluminium oksida memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

  • Rumus molekul: Al2O3
  • Berat molekul: 101,96 gr/mol
  • Penampilan: Zat padat putih sangat higroskopik
  • Bau: Tidak berbau
  • Densitas:  3,95-4,1 gr/cm3
  • Titik leleh: 2072 °C
  • Titik didih: 2977 ° C
  • Kelarutan dalam air: Larut
  • Kelarutan dalam pelarut lain: Larut dalam dietil eter; praktis tidak larut dalam etanol
  • Indeks bias (nD): ωn = 1,768-1,772; n ε = 1,760-1,763 ; Birefringens 0,008
  • Struktur: Trigonal, hR30, Gugus ruang = R-3c, Nomor 167; Geometri koordinasi, bersegi delapan
  • Entalpi pembentukan standar, Δ f H o 298: -1675,7 KJ · mol-1
  • Entropi molar standar, S 298 o:  50,92 J · mol -1K -1
  • Titik nyala: Tidak menyala

Terjadinya di Alam

Korundum, bentuk kristal dari aluminium oksida adalah yang laing umum terjadi secara alami. Rubi dan safir korundum berbentuk permata berkualitas korundum, yang berhutang warna karakteristik mereka  pada jejak pengotor. Rubi adalah kedalaman warna merah karakteristik yang diberikannya dan kualitas lasernya oleh jejak kromium. Safir hadir dengan warna yang berbeda yang diberikan oleh berbagai pengotor lain, seperti besi dan titanium.

Sifat-sifat

Aluminium oksida adalah isolator listrik tetapi memiliki konduktivitas termal yang relatif tinggi (30 Wm-1 K-1) untuk bahan keramik. Dalam bentuk kristal yang paling sering terjadi, disebut korundum atau α-aluminium oksida, kekerasannya membuat ia cocok untuk digunakan sebagai abrasif dan sebagai komponen dalam alat pemotong.

Aluminium oksida bertanggung jawab untuk ketahanan logam aluminium atas pelapukan. Logam aluminium sangat reaktif dengan oksigen atmosfer, dan pasivasi alumina lapisan tipis (ketebalan 4 nm) terbentuk sekitar 100 picosecond pada setiap permukaan aluminium yang terkena. Lapisan ini melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Ketebalan dan sifat lapisan oksida ini dapat ditingkatkan menggunakan proses yang disebut anodisasi.

Sejumlah paduan, seperti perunggu aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan melibatkan perbandingan aluminium dalam paduan itu untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Alumina diproduksi melalui anodisasi amorf secara khas, tetapi pembongkarannya dibantu oleh proses oksidasi seperti oksidasi elektrolitik plasma yang menghasilkan perbandingan yang signifikan dari alumina kristal dalam pelapisan itu, yang meningkatkan kekerasannya.

Korundum adalah aluminium oksida berbentuk kristal yang paling umum terjadi secara alami. Rubi dan safir korundum yang berbentuk permata berkualitas korundum, yang berutang warna karakteristik mereka untuk melacak kotoran. Rubi yang diberi warna merah karakteristik mereka yang mendalam dan mereka laser yang kualitas dengan jejak kromium . Safir datang dalam berbagai warna yang diberikan oleh berbagai kotoran lainnya, seperti besi dan titanium.

Aluminium oksida diambil dari Daftar zat kimia Dewan Perlindungan Lingkungan Amerikas Serikat tahun 1988.  Aluminium oksida pada daftar TRI EPA jika itu berbentuk serat.

Struktur

Bentuk yang paling umum dari kristal alumina dikenal sebagai korundum. Ion-ion oksigen hampir membentuk struktur heksagonal dengan ion aluminium mengisi dua-pertiga dari celah oktahedralnya. Setiap pusat Al3+ oktahedral. Dalam istilah kristalografi, korundum mengadopsi kisi trigonal Bravais dengan sebuah gugus ruang R-3c (nomor 167 Daftar Internasional). Sel primitif mengandung dua unit rumus aluminium oksida.

Alumina juga ada di fase lain, yaitu γ-, δ-, η-, θ-, dan χ-alumina. Masing-masing memiliki struktur dan sifat kristal yang unik. Yang disebut β-alumina terbukti NaAl11O17.

Produksi

Mineral aluminium hidroksida merupakan komponen utama bouksit, kepala bijih aluminum. Suatu campuran dari mineral ini terdiri dari bijih bauksit, termasuk gibbsite (Al(OH)3), boehmite (γ-AlO(OH)), dan diaspore (α-AlO(OH)), bersama dengan kotoran dari besi oksida dan hidroksida, kuarsa dan mineral lempung. Bauksit ditemukan dalam laterite. Bauksit dimurnikan melalui proses Bayer:

Al2 O3 + 3H2O → 2Al(OH)3

Kecuali untuk SiO2, komponen lain dari bauksit tidak larut dalam basa. Setelah penyaringan campuran dasar, Fe2O3 dihilangkan. Ketika cairan Bayer didinginkan, Al(OH)3 mengendap, meninggalkan silikat dalam larutan. Zat padat tersebut kemudian dikalsinasi (dipanaskan sangat kuat) untuk memberikan aluminium oksida:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Produk alumina cenderung banyak-fase, yaitu terdiri dari beberapa fase alumina bukan semata-mata korundum, sehingga proses produksi ini dapat diotimalkan untuk menghasilkan produk-paroduk yang sesuai. Jenis fase yang mempengaruhi ini, misalnya, kelarutan dan struktur pori dari produk alumina yang pada gilirannya, mempengaruhi biasa produksi aluminium dan kontrol polusi.

Dikenal sebagai alundum (dalam bentuk menyatu) atau aloxite di pertambangan, keramik dan masyarakat ilmu bahan, alumina menemui kegunaannya yang luas. Produksi alumina dunia per tahun mencapai 45 juta ton, lebih dari 90% digunakan dalam pengolahan logam aluminium. Penggunaan utama aluminium oksida sebagai cermin, keramik, dan aplikasi-aplikasi polishing dan abrasif. Dalam jumlah besar juga digunakan dalam pengolahan zeolit, pigmen pelapis titanium, dan sebagai pemadam api/penekan asap.

Aplikasi

Sebagian besar alumina dikonsumsi untuk produksi aluminium, biasanya melalui proses Aula.

Sebagai Pengisi

Menjadi cukup inert secara kimia dan putih, alumina sebagai pengisi yang lebih disukai untuk plastik. Namun, alumina diklasifikasikan memiliki bukti kuat neurotoksisitas pada manusia dan tercantum dalam Daftar Zat Domestik Lingkungan Kanada sebagai  “diharapkan beracun atau berbahaya”. Alumina adalah suatu bahan yang biasa tabir surya dan terkadang terdapat dalam kosmetika seperti blush, lipstik, dan cat kuku.

Sebagai Katalis dan Pendukung Katalis

Alumina mengkatalisis berbagai reaksi yang berguna secara industri. Dalam aplikasi skala terbesar, alumina adalah katalis dalam proses Claus untuk mengonversi gas hidrogen sulfida sampah menjadi unsur sulfur di kilang. Alumina juga berguna untuk dehidrasi alkohol menjadi alkena.

Alumina berfungsi sebagai pendukung katalis untuk katalis industri, seperti yang digunakan dalam hidrodesulfurisasi dan beberapa polimerisasi Ziegler-Natta. Zeolit dihasilkan dari alumina.

Aplikasi Penyerapan Pemurnian Gas dan Terkait

Alumina secara luas digunakan untuk menghilangkan air dari aliran gas. Aplikasi utama lainnya dijelaskan di bawah ini.

Sebagai Amplas/gerinda

Aluminium oksida digunakan karena kekerasan dan kekuatannya. Hal ini banyak digunakan sebagai amplas kasar atau halus, termasuk sebagai pengganti yang jauh lebih murah untuk industri berlian. Banyak jenis amplas kristal aluminium oksida digunakan. Selain itu, panas yang rendah dan retensi panas spesifik rendah membuat banyak digunakan dalam operasi gerinda, terutama alat pemotong. Sebagai mineral aloxite tepung kasar, itu adalah komponen utama, bersama dengan silika, dari cue tip “kapur tulis” yang digunakan dalam biliar. Serbuk aluminium oksida digunakan dalam beberapa polishing CD/DVD dan scratchrepair kit. Polishing kualitasnya juga berada di balik penggunaannya dalam pasta gigi. Alumina dapat ditumbuhkan sebagai pelapis pada aluminium dengan anodisasi atau dengan oksidasi elektrolit plasma (lihat “Sifat-sifat” di atas). Kedua kekuatan dan karakteristik abrasif tinggi berasal dari kekerasan (9 pada skala Mohs kekerasan mineral) dari oksida aluminium. Sebagian besar pra-penyelesaian kayu lantai sekarang menggunakan aluminium oksida sebagai pelindung lapisan keras.

Dalam kedokteran gigi, digunakan sebagai bahan polishing untuk menghilangkan noda. Ini adalah sebuah alternatif untuk natrium bikarbonat, untuk pasien yang memiliki tekanan darah tinggi.

Sebagai Pigmen Efek

Aluminium oksida serpih bahan dasar untuk pigmen efek. Pigmen ini banyak digunakan untuk aplikasi dekoratif misalnya dalam industri otomotif atau kosmetik. Lihat artikel utama Alumina efek pigmen.

Ceruk Aplikasi dan Tema Penelitian

Dalam pencahayaan, alumina transparan yang digunakan dalam beberapa lampu uap natrium. Aluminium oksida juga digunakan dalam pembuatan suspensi pelapisan di lampu neon kompak.

Dalam laboratorium kimia, alumina adalah media untuk kromatografi,  tersedia dalam bentuk basa (pH 9,5), asam (pH 4,5 saat di dalam air) dan formulasi netral.

Aplikasi kesehatan dan medis termasuk sebagai bahan dalam penggantian pinggul.

Selain itu, digunakan sebagai dosimeter untuk aplikasi proteksi radiasi dan terapi untuk sifat-sifat pendaran dirangsang optik.

Aluminium oksida banyak digunakan dalam pembuatan perangkat superkonduktor, terutama transistor elektronik tunggal dan perangkat superkonduktor interferensi kuantum (SQUID), di mana ia digunakan untuk bentuk hambatan kuantum tunneling yang sangat resistif.

Isolasi untuk tungku suhu tinggi sering dibuat dari aluminium oksida. Kadang-kadang isolasi memiliki berbagai persentase silika tergantung pada tingkat suhu material. Isolasi dapat dibuat dalam bentuk selimut, bata papan, dan bentuk serat longgar untuk kebutuhan berbagai aplikasi.

Potongan kecil dari alumina yang sering digunakan sebagai batu didih dalam kimia. Alumina juga digunakan untuk isolator busi.

Menggunakan proses semprot plasma dan dicampur dengan titanium, itu dilapisi pada permukaan pengereman dari beberapa rem sepeda aluminium untuk memberikan abrasi dan tahan aus.***

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s