Квасцы - Alum

Эта статья о классе двойных сульфатов алюминия. Для конкретного репрезентативного соединения см. квасцы калия. Об аналогах хрома см. хромовые квасцы. Для квасцов изготовителей бумаги см. сульфат алюминия. Для использования в других целях см. Квасцы (значения).
Для выпускника или бывшего студента учебного заведения см. Выпускник.
Квасцы калийные насыпные KAl (SO
4)
2· 12H
2О.

An квасцы (/ˈæлəм/) является разновидностью химическое соединение, обычно гидратированный двойной сульфат поваренная соль из алюминий с генералом формула ИксТакже
4)
2· 12H
2О, где Икс это одновалентный катион такие как калий или аммоний.[1] Само по себе «квасцы» часто относятся к квасцы калия, с формулой KAl (SO
4)
2· 12H
2О. Другие квасцы названы в честь одновалентного иона, например квасцы натрия и квасцы аммония.

Название «квасцы» также используется, в более общем смысле, для солей с той же формулой и структурой, за исключением того, что алюминий заменен другим трехвалентный ион металла как хром (III), и / или сера заменяется другой халькоген любить селен.[1] Самый распространенный из этих аналогов - хромовые квасцы KCr (SO
4)
2· 12H
2О.

В большинстве отраслей промышленности название «квасцы» (или «квасцы изготовителя бумаги») используется для обозначения сульфат алюминия Al
2(ТАК
4)
3·пЧАС
2О, который используется в большинстве промышленных флокуляция. В лекарство, «квасцы» могут также относиться к гидроксид алюминия гель, используемый в качестве вакцины адъювант.[2]

История

В древности и средневековье

Квасцы, найденные на археологических раскопках

Западная пустыня Египта была главным источником заменителей квасцов в древности. Эти эвапориты были в основном FeAl
2(ТАК
4)
4· 22ч
2О, MgAl
2(ТАК
4)
4· 22ч
2О, NaAl (SO
4)
2· 6H
2О, MgSO
4· 7H
2О и Al
2(ТАК
4)
3· 17H
2О.[3]

Производство квасцов калия из алунит археологически засвидетельствовано на острове Лесбос.[4] Это место было заброшено в 7 веке, но датируется по крайней мере 2 веком нашей эры. Родной алумен с острова Мелос по всей видимости, была смесью в основном алуногена (Al
2(ТАК
4)
3· 17H
2О) с квасцами калия и другими второстепенными сульфатами.[5]

Геродот упоминает египетские квасцы как ценный товар в Истории (2.180).

Алумен у Плиния и Диоскорида

Подробное описание вещества под названием алумен происходит в Плиний Старший с Естественная история.[6]

Сравнивая описание Плиния с описанием ступтерия данный Диоскорид,[7] очевидно, что они идентичны. Плиний сообщает нам, что форма алумен был естественным образом найден в земле и называет это сальсуготерры.

Плиний писал, что разные вещества различались по имени алумен, но все они характеризовались определенной степенью терпкость, и все они были заняты крашением и медициной.[6] Плиний говорит, что есть еще один вид квасцов, Греки вызов Schiston, и который «распадается на беловатые нити»,[6] От имени Schiston и способ образования, похоже, что это была соль, которая спонтанно образуется на некоторых соленых минералах, например, квасцы. шифер и битумный сланец, и состоит главным образом из сульфатов железа и алюминия.[нужна цитата ] Один вид алумен была жидкостью, которая могла быть фальсифицирована; но в чистом виде он имел свойство чернеть при добавлении к гранат сок. Это свойство, кажется, характеризует решение сульфат железа в воде; раствор обычных (калиевых) квасцов не обладал бы таким свойством. Загрязнение сульфатом железа очень не нравилось, так как этот краситель потемнел и потускнел. В некоторых местах сульфата железа могло не хватать, поэтому соль была бы белой и подходила бы, согласно Плинию, для окрашивания в яркие цвета.

Плиний описывает несколько других типов алюминия, но неясно, что это за минералы. В алюминий Таким образом, у древних не всегда были квасцы калия, даже не щелочной сульфат алюминия.[8]

Квасцы описаны в средневековых текстах

Квасцы и зеленый купорос (сульфат железа) оба имеют сладковатый и вяжущий вкус, и их применение частично совпадает. Поэтому через Средний возраст, алхимики и другие писатели, похоже, не различали две соли точно друг от друга. В трудах алхимики мы находим слова несчастный, извините, и халкант применяется к любому соединению; и имя atramentum sutorium, который, как можно было ожидать, принадлежит исключительно зеленому купоросу, безразлично относился к обоим.

Квасцы были наиболее распространенными едкий используется в красильной промышленности в Исламское средневековье. Это был основной экспорт Чад регион, откуда его вывозили на рынки Египет и Марокко, а затем на Европа. Другие, менее значимые источники были найдены в Египте и Йемен.[9]

Современное понимание квасцов

В начале 1700-х гг. Георг Эрнст Шталь утверждал, что при реакции серной кислоты с известняком образуются квасцы.[10][11] Ошибка была вскоре исправлена Иоганн Потт и Андреас Маргграф, который показал, что осадок получается при заливке щелочи в решение квасцов, а именно глинозем, сильно отличается от Лайм и мел, и является одним из общих ингредиентов глина.[12][13]

Маргграф также показал, что идеальные кристаллы со свойствами квасцов могут быть получены путем растворения оксида алюминия в серная кислота и добавление поташ или аммиак к концентрированному раствору.[14][15] В 1767 г. Торберн Бергман наблюдали потребность в сульфатах калия или аммония для преобразования сульфат алюминия в квасцы, в то время как натрий или кальций не работают.[14][16]

Окончательно состав квасцов был определен Луи Воклен в 1797 году. Мартин Клапрот обнаружил присутствие калия в лейцит и лепидолит,[17][18] Воклен продемонстрировал, что обычные квасцы двойная соль, состоящий из серной кислоты, глинозема и поташа.[19] В том же томе журнала Жан-Антуан Шапталь опубликовал анализ четырех различных видов квасцов, а именно римских квасцов, левантийских квасцов, британских квасцов и квасцов, произведенных им самим,[20] подтверждающий результат Воклена.[14]

Производство

Некоторые квасцы встречаются в виде минералов, наиболее важным из которых является алунит.

Важнейшие квасцы - калий, натрий и аммоний - производятся промышленным способом. Типичные рецепты предполагают комбинирование сульфат алюминия и сульфатный одновалентный катион.[21] Сульфат алюминия обычно получают путем обработки минералов, таких как квасцы. сланец, боксит и криолит с серной кислотой.[22]

Типы

Кристалл квасцов калия

Квасцы на основе алюминия названы по одновалентному катиону. В отличие от других щелочных металлов, литий не образует квасцов; факт объясняется малым размером его иона.

Самые важные квасцы

Химические свойства

Квасцы на основе алюминия обладают рядом общих химических свойств. Они растворимы в воды, иметь сладковатый вкус, реагировать кислота к лакмусовая бумажка, и кристаллизоваться в обычном октаэдры. В квасцах каждый ион металла окружен шестью молекулами воды. При нагревании они разжижаются, и если нагревание продолжается, кристаллизационная вода отгоняется, соляная пена вспенивается и разбухает, и, наконец, остается аморфный порошок.[14] Они есть вяжущий и кислый.

Кристальная структура

Квасцы кристаллизуются в одной из трех различных кристаллических структур. Эти классы называются α-, β- и γ-квасцами. О первых рентгеновских кристаллических структурах квасцов сообщил в 1927 г. Джеймс М. Корк и Лоуренс Брэгг, и использовались для разработки поиск фазы техника изоморфная замена.[23]

Растворимость

Растворимость различных квасцов в воде сильно различается, квасцы натрия хорошо растворяются в воде, в то время как цезий и рубидий квасцы плохо растворимы. Различные значения растворимости показаны в следующей таблице.[22]

При температуре Т, В 100 частях воды растворяются:

ТАммонийные квасцыКвасцы калияРубидиевые квасцыЦезиевые квасцы
0 ° C2.623.900.710.19
10 ° C4.509.521.090.29
50 ° С15.944.114.981.235
80 ° С35.20134.4721.605.29
100 ° С70.83357.48  

Использует

Квасцы на основе алюминия использовались с древних времен и до сих пор играют важную роль во многих промышленных процессах. Наиболее широко используемые квасцы - это квасцы калия. Он использовался с древних времен как флокулянт для осветления мутных жидкостей, как едкий в крашение, И в дубление. Он до сих пор широко используется для очистки воды, в медицине, в косметике (в дезодорант ), при приготовлении пищи (в порошок для выпечки и травление ), А также огнезащитной бумаги и ткани.

Квасцы также используются как кровоостанавливающее средство в кровоостанавливающих карандашах, которые можно приобрести в фармацевтах, или в виде квасцов, которые можно приобрести в парикмахерских или в магазинах мужской одежды, для остановки кровотечения из порезов после бритья;[24] и как вяжущий. Квасцы можно использовать непосредственно как дезодорант без отдушек (антиперспирант), и именно для этой цели на индийских базарах продаются необработанные минеральные квасцы. На протяжении Остров Юго-Восточная Азия, квасцы калия наиболее широко известны как тавас и имеет множество применений. Он используется как традиционный антиперспирант и дезодорант, а также в традиционной медицине для лечения открытых ран и язв. Перед использованием кристаллы обычно измельчают в мелкий порошок.[25][26]

Квасцы используются как протрава в традиционных тканях;[27] И в Индонезия и Филиппины, решения тавас, поваренная соль, бура, а для изменения цвета использовались органические пигменты. золото украшения.[28] На Филиппинах кристаллы квасцов также сжигались и позволяли капать в таз с водой. бабайлан (шаманы) для гадание. Он также используется в других ритуалах анимистический Анито религии островов.[29][30][31][32]

В традиционных Японское искусство, квасцы и клей для животных растворились в воде, образуя жидкость, известную как доуса (ja: 礬 水 ), и используется как грунтовка для бумаги калибровка.

Квасцы в виде сульфат алюминия и калия или сульфат алюминия аммония в концентрированной ванне с горячей водой регулярно используется ювелирами и машинистами для растворения сверл из закаленной стали, которые сломались в изделиях из алюминия, меди, латуни, золота (любой карат) и серебра (как чистого, так и чистого). Это связано с тем, что квасцы не вступают в химическую реакцию в какой-либо значительной степени с любым из этих металлов, но вызывают коррозию стали. Когда смесь квасцов нагревается, удерживая деталь, в которой застряло сверло, если потерянное сверло достаточно мало, его иногда можно растворить / удалить в течение нескольких часов.[33]

Родственные соединения

Кристалл квасцов хрома

Многие трехвалентные металлы способны образовывать квасцы. Общая форма квасцов: XM(ТАК4)2·пЧАС2О, где Икс является щелочной металл или аммоний, M это трехвалентный металл, и п часто - 12. Самый важный пример: хромовые квасцы, KCr (SO
4)
2· 12H
2О, темно-фиолетовый кристаллический двойной сульфат хрома и калия, использовался в дубление.

Обычно квасцы образуются легче, когда атом щелочного металла больше. Это правило впервые было сформулировано Локком в 1902 г.[34] который обнаружил, что если трехвалентный металл не образует квасцы цезия, он не образует квасцы ни с каким другим щелочным металлом, ни с аммонием.

Квасцы, содержащие селенаты

Селен или селенатные квасцы также известны, что содержат селен на месте сера в сульфат анион, делая селенат (SeO2−
4) вместо этого.[35] Они сильны окислители.

Смешанные квасцы

Кристалл квасцов с небольшим количеством хромовые квасцы дать небольшой Виолетта цвет

В некоторых случаях, твердые растворы квасцов с различными одновалентными и трехвалентными катионами.

Другие гидраты

Помимо квасцов, которые являются додекагидратами, встречаются двойные сульфаты и селенаты одновалентных и трехвалентных катионов с другими степенями гидратации. Эти материалы могут также называться квасцами, включая ундекагидраты, такие как мендозит и калинит, гексагидраты, такие как гуанидиний (CH
6N+
3) и диметиламмоний ((CH
3)
2NH+
2) «квасцы», тетрагидраты, такие как гольдичит, моногидраты, такие как сульфат плутония таллия и безводные квасцы (Явапаииты ). Эти классы включают различные, но перекрывающиеся комбинации ионов.

Другие двойные сульфаты

Псевдо квасцы - это двойной сульфат типичной формулы АТАК
4·B
2(ТАК
4)
3· 22ч
2О, где А представляет собой ион двухвалентного металла, такой как кобальт (Wupatkiite ), марганец (апионит ), магний (пикингерит ) или утюг (галотрихит или квасцы пера), и B представляет собой ион трехвалентного металла.[36]

Двойной сульфаты с общей формулой А
2ТАК
4·B
2(ТАК
4)
3· 24ч
2О также известны, где А моновалентный катион такие как натрий, калий, рубидий, цезий, или таллий (I), или составной катион, такой как аммоний (NH+
4), метиламмоний (CH
3NH+
3), гидроксиламмоний (HONH+
3) или гидразиний (N
2ЧАС+
5), B представляет собой ион трехвалентного металла, такой как алюминий, хром, титан, марганец, ванадий, железо (III), кобальт (III), галлий, молибден, индий, рутений, родий, или иридий.[37] Встречаются и аналогичные селенаты. Возможные комбинации одновалентного катиона, трехвалентного катиона и анион зависит от размеров ионы.

А Туттонская соль двойной сульфат типичной формулы А
2ТАК
4·BТАК
4· 6H
2О, где А является одновалентным катионом, и B а двухвалентный ион металла.

Двойные сульфаты состава А
2ТАК
4·2BТАК
4, где А является одновалентным катионом и B представляет собой ион двухвалентного металла, называемые лангбейниты, после прототипа сульфата калия-магния.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Остин, Джордж Т. (1984). Химическая промышленность Шрива (5-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 357. ISBN  9780070571471.
  2. ^ «Альгидрогель | Адъювант алюминиевой вакцины для исследований | InvivoGen». www.invivogen.com. Получено 2018-06-08.
  3. ^ Пикон, М .; и другие. (2005). "Оазис Западный Египта: исследования местности и исследования в лаборатории". In Borgard P .; и другие. (ред.). L'alun de Mediterranée.
  4. ^ Архонтиду, А. (2005). "Un atelier de prepare de l'alun a partir de l'alunite dans l'isle de Lesbos". In Borgard P .; и другие. (ред.). L'alun de Mediterranée.
  5. ^ Холл, А. Дж .; Фотографии-Джонс, Э. (2005). «Природа Melian alumen и возможность его использования в древности». In Borgard P .; и другие. (ред.). L'alun de Mediterranée.
  6. ^ а б c Плиний Старший. «Алумен и несколько его разновидностей; тридцать восемь лекарств». Naturalis Historia [Естественная история ]. Цифровая библиотека Персея (на латинском и английском языках). Университет Тафтса. книга 35, глава 52. Получено 27 декабря 2011.
  7. ^ Диоскорид. De Materia Medica [О медицинских материалах] (на греческом и латинском языках). книга 5, глава 123.
  8. ^ Чисхолм 1911, стр. 766-767.
  9. ^ Гойтейн, Шеломо Дов; Сандерс, Паула (1967). Средиземноморское общество: повседневная жизнь. Калифорнийский университет Press. п. 405. ISBN  0520048695. Получено 22 июн 2020.
  10. ^ Георгий Эрнст Шталь (1703), Образец Beccherianum. Иоганн Людвиг Гледич, Лейпциг. С п. 269: "CVII. Vitriolum, Creta præcipitari potest, ut omissa metallica суа субстанция, глинозем эвадат ". (107. Серная кислота [и] мел может [образовывать] осадок, так как его металлическое вещество высвобождается, квасцы, убегает.)
  11. ^ Георгий Эрнст Шталь (1723 г.), Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiss von den Saltzen, daß diesselbe aus einer zarten Erde, mit Wasser innig verbunden, bestehen (Подробная обработка солей и соответствующее доказательство того, что они состоят из тонкой земли, тесно связанной с водой) Wäysenhaus, Галле С п. 305: "… Wie aus Kreide und Vitriole-Spiritu, ein rechter Alaun erwächset:…" (… Как из мела и серной кислоты возникают настоящие квасцы:…)
  12. ^ Иоганн Генрих Потт (1746), Chymische Untersuchungen, welche fürnehmlich von der Lithogeognosia oder Erkäntniß und Bearbeitung der gemeinen einfacheren Steine ​​und Erden ingleichen von Feuer und Licht handeln [Химические исследования, которые в первую очередь касаются литогеогнозии или знания и обработки обычных простых горных пород и земель, а также огня и света]. Потсдам, (Германия), Кристиан Фридрих Восс, том 1, стр. 32. С п. 32:] «Concentrirt man hingegen diese solution gelinde, und läßt sie crystalisiren, so schiessen harte und mercklich adstringente und hinter her etwas süßliche crystallen an, die allen Umständen nach in der Haupt-Sach nichts anders sind als ein formaler. Chymie von Wichtigkeit. Man hat bishero geglaubt, die Grund-Erde des Alauns sey eine in acido Vitrioli solvirte kalckige… Erde,… " (С другой стороны, если осторожно сконцентрировать этот раствор и дать ему кристаллизоваться, то выпадут твердые, заметно вяжущие кристаллы с несколько сладким послевкусием, которые при любых обстоятельствах в основном представляют собой не что иное, как форму квасцов. важность для химии. До сих пор считалось, [что] основная земля квасцов - это известняк ... земля, растворенная в серной кислоте, ...)
  13. ^ Андреас Сигизмунд Маргграф (1754 г.), "Expériences faites sur la terre d'alun" (Опыты, проведенные на квасцах), Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de BerlinС. 41-66.
  14. ^ а б c d Чисхолм 1911, п. 766.
  15. ^ Маргграф (1754 г.) "Expériences qui careent la régénération de l'alun de sa propre terre, l'après evoir séparé par l'acide vitriolique; avec quelques artificielles de l'alun par moyen d'autres terres et dudit acide" (Эксперименты, касающиеся регенерации квасцов из собственной земли после отделения их серной кислотой; с некоторыми искусственными соединениями квасцов с помощью других земель и вышеупомянутой кислоты), Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de BerlinС. 31-40.
  16. ^ Торберн Бергман (1767 г.), «IX. De confectione Aluminis». В Opuscula Physica et chemica, I. G. Müller, Leipzig, 1788), том 1. На стр. 306-307, отметив, что Маргграф заметил, что поташ вызывает кристаллизацию квасцов из раствора оксида алюминия и серной кислоты, Бергман добавляет «Notatu quoque dignum est, quod hoc cristallisationis preventulum alcali volatili aeque tollatur, non vero Щелочные минералы и кальций». (Также важно, что при [использовании] летучей щелочи [например, аммиака] это препятствие для кристаллизации также устраняется, но не [в случаях] минеральной щелочи [например, карбоната натрия] и извести).
  17. ^ Мартин Генрих Клапрот (1797), Beiträge zur Chemischen Kenntniss Der Mineralkörper (Вклад в [наши] химические знания о минеральных веществах). Декер и Ко, Позен и Генрих Август Роттманн, Берлин; стр. 45-46 и п. 193.
  18. ^ Мартин Генрих Клапрот (1801 г.), Аналитические эссе по продвижению химических знаний о минеральных веществах. Т. Каделл младший и У. Дэвис, Лондон. Его открытие калия в лейците появляется на С. 353-354.: «Напротив, я был неожиданно удивлен, обнаружив в нем еще одну составную часть, состоящую из субстанции, о существовании которой, разумеется, никто бы не догадался в пределах минерального царства… Эта составная часть часть лейцита ... не что иное, как пепел, который до сих пор считался исключительно принадлежать к растительное царство, и по этой причине получил название РАСТИТЕЛЬНАЯ ЩЕЛЧКА. - Это открытие, которое я считаю очень важным, не может не вызвать значительных изменений в системах естественной истории… ». Открытие калия в лепидолите упоминается в п. 472.
  19. ^ Воклен (1797) "Sur la nature de l'Alun du commerce, sur l'existence de la potasse dans ce sel, et sur diverses combinaisons simples or triples de l'alumine avec l'acide sulfique". В Annales de Chimie et de Physique, 1-я серия, том 22, страницы 258-279.
  20. ^ Жан-Антуан Шапталь (1797), "Comparée des quatre Principales sortes d'Alun connues dans le commerce; et Observations sur leur nature et leur usage". В Annales de Chimie et de Physique, 1-я серия, том 22, страницы 280-296.
  21. ^ Отто Гельмбольдт, Л. Кейт Хадсон, Чанакия Мисра, Карл Веферс, Вольфганг Хек, Ханс Старк, Макс Даннер, Норберт Рёш «Неорганические соединения алюминия» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2007, Wiley-VCH, Weinheim.Дои:10.1002 / 14356007.a01_527.pub2
  22. ^ а б Чисхолм 1911, п. 767.
  23. ^ Доктор философии, Дж. М. Корк (1927-10-01). «LX. Кристаллическая структура некоторых квасцов». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал. 4 (23): 688–698. Дои:10.1080/14786441008564371. ISSN  1941-5982.
  24. ^ «Квасцы для бритья - когда и как использовать». Магазин бритья Blake'n Blade. 11 января 2020 г.. Получено 15 января 2020.
  25. ^ Чаудхури, Ранджит Рой; Рафей, Утон Мухтар (2001). Традиционная медицина в Азии (PDF). Нью-Дели: Всемирная организация здравоохранения. ISBN  9290222247.
  26. ^ Эмоклинг, Оливер. «Тавас может быть лучшим натуральным дезодорантом, но попробуйте эти бренды». Разведчик. Получено 26 ноября 2019.
  27. ^ Кроуферд, Джон (1856). Описательный словарь индийских островов и прилегающих стран. Брэдбери и Эванс. п.11.
  28. ^ Виллегас, Рамон Н. (2004). Джинто: история, сделанная из золота. Bangko Sentral ng Pilipinas, Золотая коллекция. п. 67.
  29. ^ Дирнесс, Уильям А. (1992). Приглашение к кросс-культурному богословию: примеры из народного богословия. Зондерван. п. 96. ISBN  9780310535812.
  30. ^ Хорнедо, Флорентино Х. (2000). Укрощение ветра: этнокультурная история на иватане островов Батанес. Манила: Издательский дом Университета Санто-Томас. С. 197–203. ISBN  9789715061230.
  31. ^ Меркадо, Леонардо Н. (1997). Выполнение филиппинского богословия. Публикации Божественного Слова. п. 30. ISBN  9789715101035.
  32. ^ Старр, Фредерик (1930). Некоторые филиппинские верования. W. Glaisher, Ltd. стр. 75.
  33. ^ Нэнси Ли (6 августа 2013 г.). Полное руководство идиота по изготовлению металлических украшений. DK. п. 114. ISBN  978-1-61564-370-7.
  34. ^ Дж. Локк (1902). «О некоторых двойных сульфатах таллия и цезия». Американский химический журнал. 27: 281.
  35. ^ Белл, Чичестер Х. (1887). Резюмируя оригинальную статью К. Фабра (Компт. раздирать., 105, 114–115). «Квасцы селена». Рефераты химических статей. Неорганическая химия. Журнал химического общества. LII. Часть II .: 1014. Получено 2017-08-19.
  36. ^ Галотрихит на Mindat.org
  37. ^ Greenwood, N. N .; И Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  0-7506-3365-4.

внешние ссылки

  • СМИ, связанные с Квасцы в Wikimedia Commons