Глинозем представляет собой соединение, содержащее в основном Аl2О3, помимо безводных форм, имеется ряд гидратов глинозема, в том числе встречающихся в природных условиях и являющихся породообразующими минералами.
Гидраргиллит (гиббсит) — наиболее распространенный в природе тригидрат; он содержит 65,4% Аl2О3 и 34,6% Н2О; небольшое количество Fe2O3 содержится в виде изоморфной примеси. Кристаллическая структура — слоистая; каждый слой состоит из двух листов плотноупакованных гидроксилов, между которыми находится лист атомов алюминия. В структуре каждый гидроксил одного слоя противостоит каждому гидроксилу следующего слоя.
Атомы алюминия занимают не все октаэдрические пустоты между листами гидроксилов, а только две трети их. В связи с этим атомы алюминия располагаются в виде простых шестиугольников, и на шесть гидроксилов приходится два атома алюминия. Каждый его атом окружен шестью атомами кислорода, образующими искаженный октаэдр. Одно ребро каждого октаэдра общее с обоими соседними октаэдрами. В решетке образуются сплошные каналы в кольцах из октаэдров [АlО6]9-. Гидраргиллит входит в состав бокситов как один из основных компонентов.
Бёмит моногидрат содержит 85% Аl2О3 и 15% Н2О; в качестве механических примесей в нем присутствуют опал и гидроокислы железа. В кристаллической слоистой структуре бёмита атомы алюминия находятся в шестерном окружении атомов кислорода, расположенных в вершинах искаженных октаэдров, связанных между собой в цепи, вытянутые параллельно оси с. Цепи боковыми связями (через ребра октаэдров) соединены одна с другой в непрерывные двойные листы. Между собой эти двойные листы соединены слабыми водородными связями. Так как в такой структуре одни атомы кислорода связаны с водородом и алюминием, а другие с алюминием, формула бёмита имеет вид АlOОН, хотя собственно гидроокислов в решетке нет. Бемит является основным компонентом некоторых бокситов; он встречается в огнеупорных глинах.
Диаспор представляет собой моногидрат одинакового с бёмитом состава. Он может содержать примесь изоморфного Fe2О3, а также примеси Мn2O3, Сг2O3 и SiО2. Кристаллическая цепная структура характеризуется плотной гексагональной упаковкой атомов кислорода, октаэдрически окружающих атом алюминия. Каждый атом кислорода связан с тремя атомами алюминия. Каждый атом алюминия отдает по половине валентности каждому из окружающих его атомов кислорода, тогда как каждый атом кислорода от трех окружающих его атомов алюминия получает по три половины валентности, в результате чего половина валентности кислорода остается ненасыщенной. Поэтому в структуре отсутствуют гидроксилы и, очевидно, имеются ионные группы (ОНО)3- или О2 — — Н+ — О2 — , т. е. каждый атом кислорода получает по половине нехватающей валентности от Н1+. Поэтому в отличие от бёмита все атомы кислорода эквивалентны и формула диаспора имеет вид НАlО2. Диаспор в больших массах встречается на месторождениях бокситов в парагенезисе с гидраргиллитом и бёмитом, а также присутствует в огнеупорных глинах.
От структуры диаспора структура бёмита отличается двумя особенностями. В диаспоре каждый атом кислорода соединен с другим атомом кислорода водородной связью. В бёмите же половина атомов кислорода не вовлечена в водородную связь, а каждый из остальных атомов кислорода соединен водородной связью с двумя другими атомами кислорода. В диаспоре атомы кислорода в пределах слоя находятся в плотнейшей гексагональной упаковке, а в бёмите в пределах двойных октаэдрических слоев атомы кислорода расположены по закону кубической плотнейшей упаковки. Эти различия в структурах и обусловливают различия двух модификаций при дегидратации. Диаспор образует гексагональный корунд, а бёмит — кубический гамма-глинозем.
