Aluminium Oksida, Juga Dikenal Sebagai Alumina, adalah Senyawa Kimia Dengan Rumus Al2O3

Aluminium oksida (umumnya disebut sebagai “alumina”) adalah senyawa aluminium dengan rumus Al2O3. Ini adalah salah satu dari beberapa senyawa aluminium oksida tahan api. Secara alamiah terbentuk sebagai kristal korundum polimorf yang menghasilkan batu rubi dan safir berkualitas permata.

Bauksit adalah sumber utama alumina. Bahan yang keras dan lembam ini dapat ditemukan dalam keramik industri serta digunakan sebagai bahan abrasif. Bereaksi dengan asam dan basa menghasilkan larutan aluminat.

Apa itu alumina?

Aluminium oksida (Al2O3) adalah senyawa kimia dengan rumus Al2O3. Zat kristal berwarna putih atau hampir tidak berwarna ini terjadi secara alami sebagai kualitas permata korundum (merah untuk rubi dan biru untuk safir) serta mineral topas, kecubung, dan kuarsa. Aluminium oksida juga dapat diproduksi secara industri dengan menambang bauksit - batuan sedimen yang kaya akan mineral aluminium - kemudian menggunakan alumina yang diekstraksi (atau tawas) untuk membuat logam aluminium dan aplikasi lainnya.

Alumina murni memiliki banyak aplikasi, mulai dari penggunaan sebagai bahan abrasif dan tahan api, karena titik lelehnya yang tinggi dan konduktivitas listrik yang baik, hingga bertindak sebagai penghalang atmosfer dan melindungi logam aluminium dari pelapukan karena bereaksi dengan oksigen atmosfer untuk membentuk lapisan pasif pelindung alumina murni di permukaannya.

Alumina adalah bahan yang populer dalam keramik karena konduktivitas termalnya yang sangat baik dan koefisien muai yang rendah. Selain itu, komposisi alumina yang sangat berpori memungkinkannya menjadi lebih berpori dengan menambahkan zirkonia atau silikon karbida - hal ini membuat alumina menjadi pilihan yang menarik untuk digunakan dalam aplikasi pelapis tungku seperti pelapis tungku.

Peran utama alumina adalah memproduksi aluminium, logam penting dalam transisi menuju ekonomi hijau. Selain untuk produksi aluminium, alumina juga digunakan secara luas sebagai bahan dalam produksi keramik dan sistem pendukung katalis.

Karena titik lelehnya yang rendah dan konduktivitas listrik yang sangat baik, alumina banyak digunakan sebagai bahan isolator. Selain itu, sifat-sifatnya membuatnya berharga untuk digunakan pada suhu yang sangat tinggi yang ditemukan dalam tungku berteknologi tinggi modern.

Alumina juga dapat ditemukan dalam penggunaan industri lainnya, termasuk sebagai bahan abrasif karena kekerasan dan kekuatannya. Selain itu, kekuatannya yang meningkat membuatnya berguna dalam pembuatan kaca untuk meningkatkan kekuatan sekaligus mencegah keretakan; selain itu, alumina juga berfungsi sebagai komponen utama dalam amplas serta menjadi pengganti yang terjangkau untuk berlian industri; karena ketahanan ausnya yang baik, alumina bahkan digunakan sebagai alat gerinda dan alat potong.

Apa rumus kimia dari alumina?

Al2O3 adalah rumus kimia untuk alumina. Zat amfoter ini menggabungkan dua atom oksigen ke dalam struktur tetrahedral yang membuatnya tahan terhadap asam dan basa; membuat alumina cocok untuk banyak penggunaan industri dan komersial.

Keramik rekayasa, atau keramik canggih atau teknis, menggunakan alumina sebagai salah satu bahan utamanya. Keramik rekayasa biasanya melibatkan pencampuran dengan bahan lain untuk membentuk komposit yang memiliki sifat tertentu; salah satu komposit alumina-zirkonia tersebut memiliki kekuatan benturan dan ketangguhan yang sangat baik pada suhu tinggi - dibuat dengan mencampurkan proporsi yang sama dari kedua bahan yang berkisar antara 10% - 10% masing-masing; campuran ini kemudian dengan cepat dipadamkan di atas pelat tipis untuk mempertahankan struktur fase tetragonal.

Alumina dapat diproduksi dari berbagai sumber, tetapi sebagian besar alumina diperoleh dari bijih yang disebut bauksit melalui proses ekstraksi Bayer. Proses ini melibatkan pelarutan ke dalam larutan natrium hidroksida pada suhu yang sangat tinggi untuk memastikan semua alumina larut sepenuhnya ke dalam larutan.

Diangkut ke pabrik aluminium untuk dielektrolisis menjadi logam aluminium, alumina yang tersisa dikenal sebagai alumina “terkalsinasi” dan digunakan untuk membuat berbagai keramik dan refraktori - isolator busi, paket sirkuit terpadu, implan tulang, serta isolator busi adalah beberapa contohnya. Grit amplas dan roda gerinda yang dibuat dengan bahan ini, bersama dengan lapisan tahan api tungku industri yang terbuat dari bahan ini juga memainkan peran penting. Dalam aplikasi militer, alumina juga digunakan untuk pelindung tubuh yang dapat menahan benturan yang disebabkan oleh peluru kaliber 50.

Alumina juga dapat digunakan dalam pembuatan bahan abrasif. Bentuk yang umum dibuat dengan mencampurkannya dengan silikon karbida atau zirkonia untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan terhadap keausan; bahan abrasif campuran alumina-zirkonia ini memiliki sifat yang sangat baik untuk digunakan di lingkungan yang keras, termasuk yang ditemukan selama aplikasi pemesinan; struktur tetragonal tahan terhadap guncangan dan getaran yang dapat merusak bahan abrasif tradisional.

Bagaimana struktur alumina?

Alumina adalah salah satu bahan keramik yang paling sulit direkayasa, terkenal dengan ketahanan aus yang luar biasa, stabilitas termal, dan kelembaman kimianya. Alumina telah lama digunakan sebagai dasar katalis reformasi autotermal; selain itu, alumina juga digunakan secara luas dalam aplikasi yang membutuhkan suhu tinggi dengan gesekan minimal seperti bantalan geser dan cincin seal.

Struktur. Alumina dapat digambarkan sebagai kisi heksagonal rapat yang terdistorsi yang terdiri dari anion oksigen yang tersusun sebagai oktahedra enam sisi dengan kation aluminium yang terikat oleh ikatan pada anion oksigen yang menempati 2/3 permukaannya, dan ion Al3+ yang saling tolak-menolak satu sama lain sehingga menyisakan banyak oktahedra kosong yang berkontribusi terhadap energi kinetik dan konduktivitas termal yang tinggi.

Produksi logam aluminium dimulai dengan mengekstraksi alumina dari bauksit, yang ditemukan di lapisan atas tanah laterit tropis. Ekstraksi dan pemurnian biasanya dilakukan dengan menggunakan proses Bayer yang melibatkan pelarutan ke dalam larutan soda api pada suhu 150-250 derajat Celsius dan tekanan 20 atm, kemudian disaring untuk menghasilkan lumpur merah yang kemudian digiling menjadi bubuk untuk produksi logam aluminium.

Alumina giling kemudian dimurnikan lebih lanjut dan digiling menjadi kristal berukuran mikron sebelum dikalsinasi untuk menghasilkan aluminium oksida murni sebagai bahan baku untuk produksi logam aluminium dan keramik teknis.

Alumina memiliki banyak kegunaan dalam industri, mulai dari menggiling dan memoles logam, hingga memproduksi fireclay dan keramik teknis. Karena ketahanan abrasi dan daya tahannya, keramik alumina telah menjadi bagian penting dari pelapis tungku, pelapis kiln, komponen insulasi serat, dan produk insulasi yang digunakan pada peralatan pembangkit listrik dan transmisi karena kinerja kehilangan dielektrik yang rendah dan kinerja suhu tinggi.

Alumina juga dapat digunakan dalam produksi kaca, di mana keramik alumina transparan berfungsi sebagai wadah gas untuk lampu jalan uap natrium bertekanan tinggi, sekaligus digunakan secara luas pada jendela pendeteksi inframerah.

Apa saja sifat-sifat alumina?

Aluminium oksida (alumina) adalah keramik teknik yang sangat berguna karena berbagai sifat menguntungkannya, menjadikannya salah satu keramik teknik yang paling banyak digunakan. Alumina menawarkan kekuatan mekanik, kekerasan, dan ketahanan aus yang luar biasa. Selain itu, kelembaman kimianya mencegah korosi di sebagian besar lingkungan dan tersedia dalam berbagai tingkatan yang sesuai dengan berbagai aplikasi.

Bentuk alumina dengan kemurnian tinggi digunakan untuk berbagai aplikasi teknologi tinggi, termasuk komponen laser, perangkat elektro-optik, instrumen pengukuran aliran, dan sensor. Selain itu, peralatan dan aplikasi sinar-X yang membutuhkan kebersihan dan stabilitas dimensi juga membutuhkannya, begitu juga dengan penggunaan lain yang membutuhkan kebersihan dan stabilitas dimensi. Alumina dengan kualitas lain juga dapat digunakan secara industri seperti roda gerinda atau amplas.

Alumina memiliki konduktivitas listrik dan termal yang luar biasa karena susunan heksagonal atom oksigennya, menjadikannya bahan yang sangat baik untuk isolasi listrik dan aplikasi pemanas. Alumina umumnya digunakan dalam kapasitor keramik, busi dan paket sirkuit terpadu serta untuk memproduksi lapisan tahan api untuk tungku industri.

Alumina menonjol sebagai bahan yang sangat tahan lama karena kemampuannya menahan suhu tinggi. Sementara logam sering melemah pada suhu tinggi, alumina tetap kuat karena koefisien muai panasnya yang rendah - yang berarti atom-atomnya bergerak lambat saat dipanaskan.

Karena sifat ini, alumina sangat tahan terhadap korosi di berbagai lingkungan, termasuk asam, basa, dan larutan garam pada suhu tinggi. Hal ini membuat alumina menjadi pilihan material yang ideal untuk aplikasi yang mungkin mengandung bahan kimia.

Sebagian besar alumina diekstraksi dari bauksit, batuan sedimen yang mengandung aluminium dalam jumlah besar. Bauksit ditambang di seluruh dunia dari tambang terbuka sebelum diproses melalui proses Bayer (pertama kali dikembangkan untuk industri abrasif pada awal abad ke-20) untuk memisahkan aluminium dari bentuk mineralnya; kemudian dihasilkan grade yang telah diaktivasi, grade smelter, dan grade yang dikalsinasi, yang digunakan dalam berbagai proses industri, termasuk pelapisan permukaan, deburring, dan penskalaan; pengecoran dan mineral, aplikasi penggilingan kristal kaca.