khimie.ru

Оксид алюминия Аl₂О₃ получается при горении алюминия и при прокаливании гидроксида алюминия или солей алюминия с летучими кислотами в виде белого аморфного, нерастворимого в воде, а после сильного прокаливания — и в кислотах, порошка. В природе она встречается в кристаллическом состоянии в виде корунда. Этот минерал, отличающийся большой твердостыо, имеет обычно из-за содержания примесей мутную, грязноватую окраску. Окраска разновидностей корунда — рубина (красная) и сапфира (синяя), считающихся драгоценными камнями, — также вызвана незначительными примесями. Различными примесями могут быть обусловлены еще и другие окраски, например зеленая (восточный смарагд), фиолетовая (восточный аметист), желтая (восточный топаз). Корунд можно получить искусственным путем методом Тольдшминдта; перечисленные выше драгоценные камни также  можно получить искусственно при соответствующем режиме (синтетические драгоценные камни).

Оксид алюминия применяют в виде корунда и наждака (мелкокристаллическая разновидность корунда, загрязненная окисью  железа и кварцем) для шлифования и полирования. Далее, корунд используют для получения чрезвычайно огнеупорных материалов, например, «плавленого глинозема», применяющегося для футеровки цементных печей. Из обезвоженного гидроксида алюминия в больших количествах получают металлический алюминий.

Оксид алюминия кристаллизуется обычно в гексагональных гемиэдричееких ромбоэдрах (α-А1₂0₃) с уд. весом 3,99. Решетку оксида алюминия можно рассматривать в качестве молекулярной, так как в ней весьма отчетливо выражены молекулы А1₂О₃. Тем не менее, каждый атом алюминия окружен шестью атомами кислорода, причем кислородные атомы, принадлежащие соседним молекулам, расположены даже ближе, чем те, которые принадлежат самой молекуле. Это объясняется сильным отталкиванием, проявляющимся внутри молекул между одноименно заряженными атомами. Одна молекула Аl₂O₃ полностью показаны внутри злементарной ячейки; другие же молекулы. Верхний атом алюминия, относящийся к молекуле Аl₂O₃, лежащей вне элементарного параллелепипеда, расположен на 0,14 Å ближе к находящемуся от него слова и выше атому кислорода, принадлежащему другой молекуле А1₂0₃, по сравнению с расстоянием от каждого из трех атомов кислорода, принадлежащему той же молекуле. В соответствии с этим каждый атом кислорода в решетке корунда окружен четырьмя атомами алюминия, из которых два атома, не принадлежащих этой молекуле, расположены ближе к данному атому кислорода.

Другая гексагональная модификация (β-А1₂О₃) с уд. весом 3;30 образуется при медленном охлаждении расплавленного оксида, но только в присутствии некоторых посторонних веществ, например МgO. По Биверсу эти посторонние вещества в значительной степени участвуют в построении решетки β-Аl₂O₃, так что последнюю, собственно, следует рассматривать не как модификацию А1₂0₃, но как двойной оксид, например Na₂O∙11Al₂O₃.

Адсорбционная способность поверхностно активного оксида алюмипия возрастает еще и вследствие того, что посторонние ионы располагаются не только на поверхности оксида, но частично поверхностно внедряются в ее решетку, вытесняя ионы алюминия в раствор. Эта способность к ионному обмену обозначается как пермутоидное свойство оксида алюминия, и та часть адсорбции, которая сводится к этому явлению, называется химической адсорбцией. Фриже показал, что способность поверхностноактивного оксида алюминия к ионному обмену не обусловлена содержанием в последнего щелочей, как это первоначально предполагалось. Действительно, при применении А1₂О₃, содержаний щелочи (например, мерковской А1₂О₃, полученной по Ерокману), щелочные ионы принимают участие в обмене. Однако чистый γ-А1₂О₃, приготовленный по Фрике, обладает более чем вдвое большей (по сравнению о брокмановским А1₂О₃) адсорбционной способностью по отношению, например, к ионам Сu²⁺, и часть общей адсорбции, приходящаяся на долю химической адсорбции, в обоих случаях практически оказывается одинаковой  (около 40%).