酸化アルミニウム

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酸化アルミニウム(III)
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識別情報
CAS登録番号 1344-28-1 チェック
PubChem 9989226
ChemSpider 8164808 チェック
UNII LMI26O6933 チェック
RTECS番号 BD120000
ATC分類 D10AX04
特性
組成式 Al2O3
モル質量 101.961276g mol-1[1]
外観 白色固体
匂い 無臭
密度 3.95–4.1 g/cm3
融点

2072 °C [3]

沸点

2977 °C [4]

への溶解度 溶けない
溶解度 ジエチルエーテルには溶けない
エタノールにもほとんど溶けない
熱伝導率 30 W·m−1·K−1[2]
屈折率 (nD) nω=1.768–1.772
nε=1.760–1.763
複屈折 0.008
構造
結晶構造 三方晶系、hR30、空間群 = R3c, No. 167
配位構造 八面体
熱化学
標準生成熱 ΔfHo −1675.7 kJ·mol−1[5]
標準モルエントロピー So 50.92 J·mol−1·K−1[5]
危険性
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
1
0
関連する物質
その他の陰イオン 水酸化アルミニウム
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
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

酸化アルミニウム(さんかアルミニウム、: Aluminium oxide)は、化学式がAl2O3で表されるアルミニウム両性酸化物である。通称はアルミナ(α-アルミナ)で、天然にはコランダムルビーサファイアとして産出する。おもに金属アルミニウムの原料として使われるほか、硬度を生かして研磨剤、高融点を生かして耐火物としての用途もある[6]立方晶系のγ-アルミナは高比表面積を持つことから触媒として重要である[7][8]

産出[編集]

天然には、結晶コランダム三方晶系)として産出するほか、水和物ボーキサイトの主成分として存在する。ルビーサファイアはコランダムの変種で、微量の金属イオンが混入することにより発色し宝石として珍重される。ルビークロムが混入することにより深赤色に着色され、ルビーレーザーなどの用途がある。サファイアチタンなどが微量混入し、赤以外の色に着色したコランダムである。

性質[編集]

粉末状の酸化アルミニウム

絶縁体、高熱伝導率(30 Wm−1K−1[2])のセラミック材料である。一般に結晶の状態で産出し、コランダムまたはα-酸化アルミニウムと呼ばれ、研磨材切削工具の部品としての用途がある[6]

酸化アルミニウムにおけるアルミニウムと酸素との結び付きは強く、ここからアルミニウムの単体を取り出すことは難しいが、アメリカ合衆国チャールズ・マーティン・ホールフランスポール・エルーらはそれぞれ、共に電気分解を用いてこれに成功した(ホール・エルー法)。

カラムクロマトグラフィーにおいて、シリカ二酸化ケイ素)が酸性のために充填材として用いることができないときに用いられることがある。ボーキサイトからアルミナを製造するには、カール・ヨーゼフ・バイヤー英語版が開発したバイヤー法が用いられている。

利用[編集]

融解塩電気分解でアルミニウムの材料とするほか、陶芸などのセラミックス材料としても添加される。また、研削材等の高強度、高靱性、耐熱衝撃性を求められる分野や、自動車排ガス浄化触媒等の触媒担体歯科治療(インレークラウンなどの修復物・補綴物)などに広く利用される。βアルミナナトリウム・硫黄電池電解質に用いられる。

高純度の結晶鉱石宝石として珍重される(サファイアルビー)。

合成法[編集]

種類[編集]

結晶[編集]

酸化アルミニウム(II)および酸化アルミニウム(I)[編集]

酸化アルミニウムにはAl2O3の化学式で表される酸化アルミニウム(III)の他に、AlOの化学式で表される酸化アルミニウム(II)および、Al2Oの化学式で表される酸化アルミニウム(I)が存在する。酸化アルミニウム(II)は高層大気中においてアルミニウム処理された手榴弾が爆発した際に気層から検出され[9][10][11]、星の吸収スペクトルからも発見されている[12]。酸化アルミニウム(I)は酸化アルミニウム(III)と金属ケイ素を真空条件下1800℃で加熱することによって得られる物質であり[13]、安定に存在できる温度領域が1050から1600℃であるため通常は気体として存在している[14]

脚注[編集]

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  1. ^ Fasertonerde - Compound Summary”. PubChem. 2012年4月1日閲覧。
  2. ^ a b Material Properties Data: Alumina (Aluminum Oxide)
  3. ^ P. Patnaik (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8. 
  4. ^ Roew, Raymond (2009). “Adipic Acid”. Handbook of Pharmaceutical Excipients. pp. 11–12 
  5. ^ a b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. ISBN 0-618-94690-X. 
  6. ^ a b Alumina (Aluminium Oxide) – The Different Types of Commercially Available Grades”. The A to Z of Materials. 2007年10月27日閲覧。
  7. ^ 高純度アルミナ(タイミクロン)”. 大明化学工業株式会社. 2012年4月1日閲覧。
  8. ^ セラミックアカデミー”. 日本ガイシ. 2012年4月1日閲覧。
  9. ^ D. C. Tyte (1964). “Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide”. Nature 202 (4930): 383. Bibcode 1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. 
  10. ^ D. C. Tyte (1967). “The dissociation energy of aluminium monoxide”. Proc. Phys. Soc. 92 (4): 1134. Bibcode 1967PPS....92.1134T. doi:10.1088/0370-1328/92/4/339. 
  11. ^ Johnson E. R. & Low C. H. (1967). “Further spectral observations of grenade glow clouds in the lower thermosphere”. Australian Journal of Physics 20: 577. Bibcode 1967AuJPh..20..577J. 
  12. ^ Merrill, P. W., Deutsch, A. J., & Keenan, P. C. (1962). “Absorption Spectra of M-Type Mira Variables”. Astrophysical Journal 136: 21. Bibcode 1962ApJ...136...21M. doi:10.1086/147348. 
  13. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). “Aluminum(I) and gallium(I) compounds: Syntheses, structures, and reactions”. Angewandte Chemie International Edition 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291. 
  14. ^ Hoch, Michael, Johnston, Herrick, L. “Formation, stability and crystal structure of the solid aluminum suboxides: Al2O and AlO.” Journal of the American Chemical Society. 76.9 (1954): 2260-2561.

関連項目[編集]