Общие сведения о кислородных соединениях алюминия, их структуре и возможностях взаимных переходов

Бемит искусственным  путем получают при дегидратации алюмогелей, гидроксидов алюминия при  гидротермальной обработке. Было показано, [книжка] что искусственный бемит относится к категории нестехиометрических соединений.

Диаспор [ α – AlOOH ]

Диаспор – минерал  ромбической сингонии. Параметры  элементарной ячейки: a=4,40 Å; b=9,39 Å; c=2,83 Å. В структуре диаспора атомы кислорода образуют плотную гексагональную упаковку. Является породообразующим минералом бокситов палеозойского, реже мезозойского возраста. Интересным оказался диаспор из месторождения бокситов района Парнас (Греция). Исследуя его методом ИКС были установлены интенсивные полосы, которые характерны для бемита: 640 см^-1, 1082 см^-1, 1160 см^-1, 3090 см^-1, 3285 см^-1. Можно предположить, что в данном диаспоре сохранились реликтовые черты бемита и, как утверждают исследователи, в данном случае представлена промежуточная форма между бемитом и диаспором.

Впервые синтетический  диаспор был получен в 1943 г. Лаубенгауером  и Вайсом [], которые получили его путем длительного выдерживания бемитав автоклаве при температуре выше 280°С и ниже 450°С в присутствии затравки (2 % диаспора). Также искусственным путем диаспор был получен и Фриделем. []

Дегидратация  тригидроксидов (гидраргиллит, байерит) и моногидроксидов (бемит, диаспор) позволяет получать различные переходные фазы оксида алюминия. В литературе до сих пор не существует четкого обозначения переходных форм оксида алюминия. На рис. Х. представлена диаграмма, иллюстрирующая термические превращения оксидов и гидроксидов алюминия. Температурные области переходов показаны приблизительно, они зависят от параметров термической обработки, кристаллической структуры исходных гидроксидов и содержащихся в них примесях.

Все переходные формы оксидов алюминия являются стабильными при комнатной температуре, и переходов из одной формы  оксида алюминия в другую при снижении температуры не происходит, то есть фазовые превращения оксида алюминия являются необратимыми. Данные рентгенофазового анализа образцов переходных форм оксида алюминия говорят о высокой разупорядоченности их структуры, рефлексы размыты. Температурные превращения гидроксидов и оксидов алюминия являются псевдоморфными, то есть при прогреве внешняя форма кристалла сохраняется и существует связь между ориентацией решетки старой и новой структуры []. Для любого гидроксида и оксида алюминия цепочка превращений заканчивается стабильной фазой α – Al₂O₃. 

По данным [] работ, предполагается, что строительными единицами низкотемпературных оксидов являются строительные пакеты со структурой шпинели [Al₃O₄]⁺. Образование различных оксидов алюминия связано с типом плоскости в первичных частицах и способах стыковки друг с другом отдельных пакетов [Al₃O₄]⁺.

γ – Al₂O₃

Низкотемпературный  оксид алюминия образуется при прогреве гидроксида алюминия при низких температурах (~450°С). Структура γ – Al₂O₃ имеет тетрагональную решетку, которую принято рассматривать, как дефектную решетку шпинели за счет дефицита катионов []. γ – Al₂O₃ содержит связанную воду на 1 – 3 % масс., легко поглощает воду, в промышленности используется как адсорбент. γ – Al₂O₃ хорошо растворяется в кислотах.

α – Al₂O₃

Встречается в  природе в виде минерала корунда, в лабораторных условиях может быть получен путем прогрева γ – Al₂O₃ или гидроксида алюминия выше 1000°С, является единственной термодинамически устойчивой во всем интервале температур модификацией оксида алюминия. α – Al₂O₃ – твердое и прочное соединение, устойчивое к действию воды, кислот и щелочей.

В α – Al₂O₃ атомы кислорода образуют плотную гексагональную упаковку, а атомы алюминия распределены симметрично в октаэдрических пустотах. Расстояния Аl – О практически одинаково ко всем атомам О и составляют 1,85 Å. Координационное число в этой структуре у О равно 4.

В промышленности используется в качестве абразивного  порошка.