La alúmina existe en varias formas cristalinas, siendo las más comunes e importantes -Al₂O₃ y -Al₂O₃. Además, hay más de diez estados de transición, incluidos , δ, θ, η y κ. Estas diferentes formas se utilizan en diversos campos debido a sus diferentes estructuras cristalinas, estabilidad térmica y propiedades superficiales.
-Al₂O₃ (alfa alúmina): la forma cristalina más estable
Estructura: empaquetado cerrado-hexagonal (HCP), iones de oxígeno dispuestos en un patrón ABAB..., Al³⁺ ocupa 2/3 de los intersticios octaédricos, alta energía reticular y estructura altamente ordenada.
Propiedades: Punto de fusión de hasta 2050 grados, dureza Mohs 9, fuerte inercia química, insoluble en agua, ácidos o álcalis, resistente a la corrosión y buen aislamiento eléctrico.
Aplicaciones: comúnmente conocido como corindón, se utiliza en la fabricación de materiales refractarios, abrasivos, piedras preciosas artificiales (rubíes/zafiros), sustratos cerámicos y componentes estructurales de alta-temperatura.
-Al₂O₃ (gamma alúmina): una fase de transición altamente activa
Estructura: Cúbica compacta- (CCP), similar a la espinela, con iones de aluminio distribuidos en huecos tetraédricos y octaédricos, que exhiben numerosos defectos superficiales y poros.
Propiedades: Gran superficie específica (200–600 m²/g), superficie porosa, fuertemente ácida, soluble en ácidos y bases fuertes, se transforma en -Al₂O₃ por encima de 1200 grados.
Aplicaciones: También conocida como "alúmina activada", ampliamente utilizada como soporte de catalizador, adsorbente, desecante y material de purificación de gases de escape de automóviles.
-Al₂O₃ (Beta Alúmina): una fase especial con conductividad iónica
Estructura: No es Al₂O₃ puro, sino en realidad un aluminato que contiene metales alcalinos (como Na⁺), que posee una estructura en capas que permite que los iones migren entre capas.
Propiedades: Posee la conductividad de cationes como el Na⁺, tiene baja densidad y mala estabilidad térmica.
Aplicaciones: se utiliza como electrolito sólido en baterías de sodio-azufre y como material conductor iónico de alta-temperatura.
Otras formas cristalinas de transición (δ, θ, η, κ, etc.)
Características comunes: todos son intermediarios en procesos de transición de fase de alta-temperatura, con estructuras entre y , transformándose gradualmente hacia la fase con temperatura creciente.
Características:
θ-Al₂O₃: sistema cristalino monoclínico, área de superficie específica moderada, utilizado a menudo como soporte de catalizador de alta-temperatura.
δ-Al₂O₃: estructura cúbica centrada en la cara-, buena estabilidad térmica, utilizada en revestimientos-resistentes al desgaste.
κ-Al₂O₃: Sistema cristalino hexagonal, obtenido calcinando gibbsita a 800-1150 grados, utilizado como aglutinante en materiales refractarios. ρ-Al₂O₃: Casi amorfo con cristalinidad pobre, ampliamente utilizado en moldes refractarios metalúrgicos.
