Alumina există sub mai multe forme cristaline, cele mai comune și importante fiind -Al₂O₃ și -Al₂O₃. În plus, există mai mult de zece stări de tranziție, inclusiv , δ, θ, η și κ. Aceste forme diferite sunt utilizate în diferite domenii datorită structurilor lor cristaline diferite, stabilității termice și proprietăților de suprafață.
-Al₂O₃ (alfa alumină) – cea mai stabilă formă de cristal
Structură: compact-hexagonal (HCP), ioni de oxigen dispuși într-un model ABAB…, Al³⁺ ocupând 2/3 din interstițiile octaedrice, energie de rețea mare și structură foarte ordonată.
Proprietăți: Punct de topire până la 2050 de grade, duritate Mohs 9, inerție chimică puternică, insolubil în apă, acizi sau alcali, rezistent la coroziune și izolație electrică bună.
Aplicații: Cunoscut în mod obișnuit sub denumirea de corindon, utilizat la fabricarea materialelor refractare, abrazive, pietre prețioase artificiale (rubine/safire), substraturi ceramice și componente structurale la-înaltă temperatură.
-Al₂O₃ (Gamma Alumina) – O fază de tranziție foarte activă
Structură: compact-cubic (CCP), similar spinelului, cu ioni de aluminiu distribuiți în goluri tetraedrice și octaedrice, prezentând numeroase defecte de suprafață și pori.
Proprietăți: Suprafață specifică mare (200–600 m²/g), suprafață poroasă, puternic acidă, solubilă în acizi și baze puternice, se transformă în -Al₂O₃ peste 1200 de grade .
Aplicații: Cunoscută și ca „alumină activată”, utilizată pe scară largă ca suport de catalizator, adsorbant, desicant și material de purificare a eșapamentului auto.
-Al₂O₃ (Beta Alumină) – O fază specială cu conductivitate ionică
Structură: Al₂O₃ nu pur, ci de fapt un aluminat care conține metale alcaline (cum ar fi Na⁺), care posedă o structură stratificată care permite ionilor să migreze între straturi.
Proprietăți: Posedă conductivitatea cationilor precum Na⁺, are densitate scăzută și stabilitate termică slabă.
Aplicații: Folosit ca electrolit solid în bateriile cu sodiu-sulf și un material conductor ionic de-înaltă temperatură.
Alte forme cristaline de tranziție (δ, θ, η, κ etc.)
Caracteristici comune: toate sunt intermediare în procesele de tranziție a fazei la-înaltă temperatură, cu structuri între și , transformându-se treptat către faza cu creșterea temperaturii.
Caracteristici:
θ-Al₂O₃: sistem cristalin monoclinic, suprafață specifică moderată, adesea folosit ca suport de catalizator la temperatură înaltă{-.
δ-Al₂O₃: structură cubică centrată-față, stabilitate termică bună, utilizat în acoperiri-rezistente la uzură.
κ-Al₂O₃: sistem cristalin hexagonal, obținut prin calcinarea gibbsitei la 800–1150 de grade, utilizat ca liant în materiale refractare. ρ-Al₂O₃: Aproape amorf cu cristalinitate slabă, utilizat pe scară largă în turnabile refractare metalurgice.
