СУЛЬФАТ АЛЮМИНИЯ (AL2 (SO4) 3): СТРУКТУРА, ПРИМЕНЕНИЕ, ТОКСИЧНОСТЬ - ХИМИЯ - 2026

Сульфат алюминия представляет собой неорганическую соль алюминия формулы А ₂ (SO ₄ ) _3, как правило , рассматриваются как блестящие белыми твердые кристаллы. На цвет соединения будет влиять концентрация в нем железа и любых других примесей. Существует два основных типа сульфата алюминия: A и B.

На нижнем изображении показаны белые кристаллы гидратированного сульфата алюминия. Можно отметить отсутствие коричневой окраски, указывающей на присутствие ионов железа в кристаллической решетке.

Источник: Мартин Уокер через Wikimedia Commons.

Сульфат алюминия - это соль, хорошо растворимая в воде, и в природе редко встречается в безводной форме. Обычно он гидратирован в форме октадекагидрата или гексадекагидрата сульфата алюминия.

Точно так же он может образовывать двойные соли с калием и аммонием, соединения, известные как квасцы. Частично это может быть связано с тем, что вода в гидратах удерживает ионы, отличные от алюминия.

Под действием воды сульфат алюминия можно разложить на гидроксид алюминия и серную кислоту. Это свойство позволило использовать его в качестве подкислителя почвы.

Это также токсичное соединение, особенно при контакте с пылью. Тем не менее, он имеет бесконечное количество применений и применений, начиная от очистки воды методом коагуляции и заканчивая использованием в различных отраслях промышленности и заканчивая использованием в терапевтических целях.

Структура

Источник: Габриэль Боливар

Сульфат алюминия имеет соотношение два катиона Al ³⁺ на каждые три аниона SO ₄ ^2- (верхнее изображение), что можно увидеть непосредственно в его химической формуле Al ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Обратите внимание, что Al ³⁺ имеет сероватый цвет, а SO ₄ ^2- - желтый (из-за атома серы) и красный (из-за атомов кислорода).

Изображенная структура соответствует безводной форме Al ₂ (SO ₄ ) ₃ , поскольку никакая молекула воды не взаимодействует с ионами. Однако в его гидратах вода может притягиваться положительными центрами Al ³⁺ или отрицательными тетраэдрами SO ₄ ^2- посредством водородных связей (HOH-O-SO ₃ ^2- ).

Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ∙ 18H ₂ O, например, содержит 18 молекул воды в своей твердой структуре. Некоторые из них могут находиться в прямом контакте с Al ³⁺ или SO ₄ ^2- . Другими словами: сульфат алюминия может иметь внутреннюю или внешнюю координирующую воду.

Точно так же его структура может содержать другие катионы, такие как Fe ³⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и т. Д. Но для этого необходимо присутствие большего количества анионов SO ₄ ^2- . За что? Для нейтрализации увеличения положительных зарядов из-за металлических примесей.

Сульфат алюминия может иметь множество структур, хотя его гидраты имеют тенденцию принимать моноклинную кристаллическую систему.

Физические и химические свойства

Внешность

Это твердое вещество с блестящими белыми кристаллами, гранулами или порошком.

Молекулярный вес

342,31 г / моль (безводный).

запах

Без запаха

Вкус

Умеренно терпкий сладкий вкус.

Температура плавления

770 ° C безводная форма (86,5 ° C октадекагидратная форма)

Растворимость воды

31,2 г / 100 мл при 0 ° С; 36,4 г / 100 мл при 20 ° C и 89 г / 100 мл при 100 ° C.

плотность

От 2,67 до 2,71 г / см ³ .

Растворимость

Слабо растворим в этиловом спирте.

Давление газа

По сути ноль.

стабильность

Стабилен в воздухе.

Разложение

При нагревании до температуры плавления он может разлагаться, выделяя, в частности, оксид серы, токсичный газ.

Коррозионная активность

Растворы сульфата алюминия вызывают коррозию алюминия. Также состав может разъедать металлы в присутствии влаги.

рКа

От 3,3 до 3,6. И его pH составляет 2,9 и более в 5% -ном водном растворе.

Для чего это (использует)

Коагуляция или флокуляция воды

-При смешивании с водой (питьевой, обслуживаемой или отработанной) сульфат алюминия образует гидроксид алюминия, который образует комплексы с соединениями и частицами в растворе, ускоряя их осаждение, что при отсутствии обработки сульфатом алюминия. это займет много времени.

-Сульфат алюминия также используется для очистки воды в бассейне, что делает его более привлекательным в использовании.

-Благодаря использованию сульфата алюминия получается вода, лишенная мутности и цвета, что увеличивает ее пригодность для питья за счет облегчения очистки воды. К сожалению, этот метод очистки может привести к незначительному увеличению концентрации алюминия в воде.

-Алюминий - очень токсичный металл, который накапливается в коже, головном мозге и легких, вызывая серьезные нарушения. Кроме того, неизвестно, какую функцию он выполняет у живых существ.

- Европейский Союз требует, чтобы максимально допустимый предел содержания алюминия в воде не превышал 0,2 мг / л. Между тем, Агентство по охране окружающей среды США требует, чтобы максимальный предел загрязнения воды алюминием не превышал 0,05-0,2 мг / л.

-Очистка отработанных или сточных вод сульфатом алюминия позволяет исключить или уменьшить в них фосфор с экономией.

Использование в качестве протравы для чернил и в производстве бумаги.

-Сульфат алюминия используется в качестве протравы для красителей или чернил, помогая закрепиться на окрашиваемом материале. Его фиксирующее действие обеспечивается Al (OH) ₃ , гелеобразная консистенция которого способствует адсорбции красителей на текстильных изделиях.

-Хотя для описанной цели он используется примерно с 2000 г. до н.э., протравы требуются только для органических красителей. С другой стороны, синтетические красители не требуют протравы для выполнения своей работы.

- Его вытеснили из производства бумаги, но он все еще используется в производстве бумажной массы. Он удаляет загрязнения, а также используется для связывания материалов, нейтрализации зарядов и калибровки канифоли.

Промышленное использование

-Используется в строительной индустрии для ускорения схватывания бетона. Дополнительно используется при гидроизоляции конструкций.

-В производстве мыла и жиров он используется в производстве глицерина.

-Он используется в нефтяной промышленности при производстве синтетических катализаторов, которые они используют во время своей работы.

-Он используется в фармацевтической промышленности как вяжущее средство при приготовлении лекарств и косметики.

-Участвует в разработке красителей, таких как кармин. Он также используется в качестве красителя при производстве бутадиенстирольных синтетических каучуков.

-В сахарной промышленности он используется как очиститель патоки сахарного тростника.

-Используется при производстве дезодорантов. Зачем? Потому что он вызывает сужение протоков потовых желез, тем самым ограничивая накопление пота, необходимой среды для роста бактерий, вызывающих неприятный запах.

-Он используется при дублении кожи, процессе, необходимом для ее использования. Дополнительно его используют при производстве удобрений.

-Используется как добавка при приготовлении красок, клеев и герметиков, а также средств для чистки и ухода за мебелью.

Лекарственное и терапевтическое использование

-Сульфат алюминия - иммунный адъювант. Следовательно, он выполняет функцию процессинга антигенов таким образом, что, когда они высвобождаются в месте своего действия, они производят большее количество антител к инокулированным антигенам.

-Адъювант Фрейнда и БЦЖ, а также другие адъюванты, в том числе эндогенные, такие как интерлейкины, неспецифичны в отношении антигенов, что позволяет увеличить радиус иммунного действия. Это позволило разработать вакцины против множества болезней.

- Коагулянтное действие сульфата алюминия позволило уничтожить множество вирусов в очищенной воде, в том числе: Q beta, MS2, T4 и P1. Результаты показывают, что обработка воды сульфатом алюминия приводит к инактивации таких вирусов.

-Сульфат алюминия используется в форме палочек или порошка при лечении небольших поверхностных ран или ссадин, образовавшихся при бритье.

-Он используется в производстве ацетата алюминия, соединения, используемого при лечении некоторых заболеваний уха. Его также использовали, но без особого успеха, для смягчения последствий укусов огненных муравьев.

- Растворы сульфата алюминия в концентрации от 5% до 10% используются для местного лечения язв, что позволяет контролировать их секрецию.

-Вяжущее действие сульфата алюминия сокращает поверхностные слои кожи, коагулируя белки и заживляя раны.

Другое использование

-Сульфат алюминия помогает контролировать чрезмерный рост водорослей в прудах, озерах и ручьях. Он также используется для уничтожения моллюсков, в том числе испанских слизней.

-Садовники применяют это соединение для подкисления щелочных почв. При контакте с их водой сульфат алюминия разлагается на гидроксид алюминия и разбавленную серную кислоту. Затем гидроксид алюминия выпадает в осадок, оставляя серную кислоту в растворе.

- Подкисление почвы серной кислотой визуализируется очень творчески, благодаря существованию растения под названием Гортензия, цветы которого становятся синими в присутствии кислой почвы; то есть они чувствительны и реагируют на изменение pH.

-Сульфат алюминия участвует в производстве пены для борьбы с огнем. Как? Реагирует с бикарбонатом натрия с выделением CO ₂ . Этот газ блокирует доступ O ₂ к месту горения материала; и, следовательно, перемирие, которое развивалось.

Производство сульфата алюминия

Сульфат алюминия синтезируется путем реакции соединения, богатого алюминием, такого как минеральный боксит, с серной кислотой при повышенных температурах. Следующее химическое уравнение представляет реакцию:

Al ₂ O ₃ + H ₂ SO ₄ ---> Al ₂ (SO ₄ ) ₃ + 3 H ₂ O

Сульфат алюминия также может быть образован реакцией нейтрализации между гидроксидом алюминия и серной кислотой в соответствии со следующей реакцией:

2 Al (OH) ₃ + 3 H ₂ SO ₄ + 12 H ₂ O ---> Al ₂ (SO ₄ ) _3. 18H ₂ O

Серная кислота реагирует с алюминием с образованием сульфата аммония и выделяет молекулы водорода в виде газа. Реакция описывается следующим образом:

2 Al + 3 H ₂ SO ₄ ---–> Al ₂ (SO ₄ ) ₃ + 3 H ₂

Типы

Сульфат алюминия подразделяется на два типа: тип A и тип B. В сульфате алюминия типа A твердые вещества имеют белый цвет и имеют концентрацию железа менее 0,5%.

В сульфате алюминия типа B твердые вещества коричневого цвета и имеют концентрацию железа менее 1,5%.

Есть отрасли, производящие сульфат алюминия, которые имеют разные критерии его классификации. Таким образом, промышленность сообщает для получения сульфата алюминия типа А с максимальной концентрацией 0,1% железа в виде оксида железа. В то время как для типа B они указывают максимальную концентрацию железа 0,35%.

Токсичность

-Сульфат алюминия - это соединение, которое проявляет свое токсическое действие при контакте с пылью, вызывая раздражение кожи и, в случае частого контакта, дерматит.

-Это вызывает сильное раздражение глаз и даже приводит к необратимым травмам.

-Его вдыхание вызывает раздражение носа и горла, что может вызвать кашель и охриплость голоса.

-Его проглатывание вызывает раздражение желудка, тошноту и рвоту.

- Существуют токсические эффекты, которые, хотя они не связаны напрямую с сульфатом алюминия, но косвенно связаны с его использованием. Это случай определенных токсических эффектов алюминия, вызванных использованием сульфата алюминия для очистки воды.

-Пациенты, которые подвергаются хроническому диализу с использованием солей, приготовленных в очищенной воде с использованием сульфата алюминия, испытывают очень серьезные нарушения здоровья. Эти расстройства включают анемию, диализную деменцию и учащение костных заболеваний.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Сульфат алюминия. Взято с: en.wikipedia.org
2. Aris Industrial. Раствор сульфата алюминия типа A и B. Взято с: aris.com.pe
3. Кристофер Бойд. (9 июня 2014 г.). Основные области промышленного использования сульфата алюминия. Взято с: chemservice.com
4. PubChem. (2018). Сульфат алюминия безводный. Взято с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. Andesia Chemicals. (20 августа 2009 г.). Паспорт безопасности сульфата алюминия. . Взято с: andesia.com
6. Химическая книга. (2017). Сульфат алюминия. Взято с: chemicalbook.com