timföld
(alumínium(III)-oxid, Bayer-eljárás, vörösiszap, a-alumínium-oxid,

Alumínium(III)-oxid (Al2O3), a bauxit fő alkotórésze.

Előfordulása
Különböző formákban fordul elő az a-alumínium-oxid, ezek közé tartozik
- a csiszolóanyagként használt korund és a smirgel, valamint színes drágakő változatai,
- a rubinok nyomnyi mennyiségű krómmal szennyezve
- a zafírok nyomnyi mennyiségű kobalttal szennyezve

Fizikai és kémiai tulajdonságok
Két fő formában fordul elő:

- a-alumínium-oxid (a stabil forma)
Színtelen, hexagonális vagy rombos kristályokat képez (az oxigénionok szoros illeszkedésű hexagonális szerkezetben, az alumíniumionok pedig intersticiálisan az oktaédereben találhatók)
Sűrűsége 3,97 g/cm3
Olvadáspontja 2015°C
Forráspontja 2980±60°C
Gyengén savas kémhatású.
Lúgokban oldódik aluminátionok keletkezésével, de a savaknak ellenáll.
Az ismert legkeményebb anyagok egyike, csak a szilícium-karbid és a gyémánt keményebb.

- g-alumínium-oxid
Fehér, mikrokristályos anyag
Sűrűsége 3,5-3,9 g/cm3
Melegítéskor átalakul az a-formává
Tipikusan amfoter:
Savban alumíniumsók keletkezésével oldódik
Bázisokban aluminátionokat képezve oldódik

Számos, más alumínium-oxid változatot is leírtak (b-, d-, z-alumínium-oxidok) ezek alkálifém-ionokat tartalmaznak.

Létezik továbbá egy rövid élettartamú spektroszkópikus szuboxid is, az AlO.

A fém alumínium felszínén keletkező, rendkívül hatásosan védő oxidréteg is egy szerkezeti variáns, ez egy hibás kősóforma, amelyben minden harmadik Al-atom hiányzik.

Előállítása
Leggyakrabban Bayer-eljárással állítják elő bauxitból.
Az eljárást K. J. Bayer (1847-1904) osztrák kémikus szabadalmaztatta.
Az eljárás során
- a bauxitot megőrlik
- a kovasavtartalmát eltávolítják
- a benne lévő alumínium-hidroxidot nátronlúggal feltárják:

Al(OH)3 + NaOH <-> Al(OH)4

A nem amfoter szennyező anyagok, például a vas-oxidok ilyenkor nem oldódnak.

- a vörösiszapot, amely főleg vas-, alumínium-, szilícium- és nátrium-oxidot tartalmaz, elválasztják (ülepítéssel, mosással)
- kalcinálással, izzítással alumínium-oxiddá (timföld) alakítják
(1150-1200°C-ra hevítve tiszta g-alumínium-oxid, 500-800°C-on a-alumínium-oxid nyerhető ki.)

Felhasználás
Az alumínium gyártásának (elektrolízisének) alapanyaga.
A timföldhidrátot a kromatográfiában használják fel.
A vörösiszapot a vaskohászatban, útépítésben, téglagyártásban, ülepítőszerként, stb. használják.
A természetes (korund) és a szintetikus formát egyaránt használják csiszolóanyagként.
Ellenálló tulajdonsága miatt az alumínium-oxid tégla (a képen) kiváló kémény-bélelőanyag.
Használják magas hőmérsékletre alkalmas cementekben is.
A vörösiszap hasznos komponensei különféle eljárásokkal kivonhatók, de kísérleteznek más irányú hasznosításával is (pl. komposztálási adalék, kéntelenítési szorbens).

Felhasznált irodalom