Aluminiumoxid

Aluminiumoxid besitzt die Summenformel Al₂O₃. Dabei liegt Aluminum in der Oxidationsstufe +3 vor.

Aluminiumoxid besitzt eine molare Masse von 101,96 g/mol und liegt bei Raumtemperatur als weißer, geruchloser Feststoff vor. Es ist nahezu unlöslich in Wasser und ein sehr guter elektrischer Isolator. Außerdem ist Aluminiumoxid ein amphoteres Salz, d.h. es kann sowohl als Säure als auch als Base reagieren.

Mit Metalloxiden kann Aluminiumoxid sog. Aluminate bilden.

Aluminiumoxid kommt in zwei Modifikationen vor:^[1]

• α-Aluminiumoxid (Korund): Die O^2--Ionen bilden eine hexagonal-dichteste Kugelpackung, in der ⅔ der Oktaederlücken von den Al³⁺-Ionen besetzt sind.
• γ-Aluminiumoxid (Tonerde): Die O^2--Ionen bilden eine kubisch-dichteste Packung, in der die Al³⁺-Ionen statistisch auf Oktaeder- und Tetraederlücken verteilt sind.

Die α-Modifikation des Aluminiumoxids findet sich reichlich in natürlichen Lagerstätten, wird aber auch im Megatonnen-Maßstab produziert. Dabei wird hauptsächlich das sog. Bayer-Verfahren angewendet. Dem natürlich vorkommenden Aluminium-Erz Bauxit wird Natronlauge bei ca. 170 °C und 7 bar zugegeben, um es von Hämatit und Goethit zu trennen. Man erhält Natriumaluminat und Rotschlamm:

${\displaystyle \mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{u}\mathrm{x}\mathrm{i}\mathrm{t}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}[\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]+\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3}$

Die Aluminatlauge wird anschließend abgekühlt. Unter Normaldruck und Zugabe von festem Aluminiumhydroxid als Kristallisationskeim fällt Aluminiumhydroxid aus:

$\mathrm{N}\mathrm{a}[\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]⟶\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}$

Zuletzt wird Aluminiumhydroxid in Drehrohröfen bei ca. 1200 °C gebrannt, wobei α-Aluminiumoxid entsteht:

$2\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3⟶\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Aluminiumoxid dient zum Großteil der Herstellung von reinem Aluminium in einer Aluminiumhütte. Im Hall-Héroult-Prozess wird es in Kryolith gelöst und einer Schmelzflusselektrolyse zugeführt.

Außerdem wird Aluminiumoxid u.a. als Schleif- und Poliermittel verwendet.