Un alumbre ( / æ l ə m / ) es un tipo de compuesto químico , normalmente un hidratado doble sulfato de sal de aluminio con el general fórmula X Al (SO
4)
2· 12H
2O , donde X es un catión monovalente como potasio o amonio . [1] Por sí mismo, "alumbre" a menudo se refiere al alumbre de potasio , con la fórmula KAl (SO
4)
2· 12H
2O . Otros alumbre llevan el nombre del ion monovalente, como el alumbre de sodio y el alumbre de amonio .
El nombre "alumbre" también se usa, más generalmente, para sales con la misma fórmula y estructura, excepto que el aluminio se reemplaza por otro ion metálico trivalente como el cromo (III) y / o el azufre se reemplaza por otro calcógeno como el selenio . [1] El más común de estos análogos es el alumbre de cromo KCr (SO
4)
2· 12H
2O .
En la mayoría de las industrias, el nombre "alumbre" (o "alumbre del fabricante de papel") se utiliza para referirse al sulfato de aluminio Al
2(ENTONCES
4)
3· N H
2O , que se utiliza para la mayoría de la floculación industrial . En medicina , "alumbre" también puede referirse al gel de hidróxido de aluminio utilizado como adyuvante de vacunas . [2]
Historia
En la antigüedad y la Edad Media
Alumbre encontrada en sitios arqueológicos
El desierto occidental de Egipto fue una fuente importante de sustitutos del alumbre en la antigüedad. Estas evaporitas fueron principalmente FeAl
2(ENTONCES
4)
4· 22H
2O , MgAl
2(ENTONCES
4)
4· 22H
2O , NaAl (TAN
4)
2· 6H
2O , MgSO
4· 7H
2O y Al
2(ENTONCES
4)
3· 17H
2O . [3] El griego antiguo Herodoto menciona al alumbre egipcio como un bien valioso en Las historias . [4]
La producción de alumbre de potasio a partir de alunita está atestiguada arqueológicamente en la isla de Lesbos . [5] Este sitio fue abandonado en el siglo VII EC, pero se remonta al menos al siglo II EC. El alumen nativo de la isla de Melos parece haber sido una mezcla principalmente de alunogen ( Al
2(ENTONCES
4)
3· 17H
2O ) con alumbre de potasio y otros sulfatos menores. [6]
Alumen en Plinio y Dioscórides
Una descripción detallada de una sustancia llamada Alumen se produce en el romano Plinio el Viejo 's historia natural . [7]
Al comparar la descripción de Plinio con el relato de la estupteria de Dioscórides , [8] es obvio que los dos son idénticos. Plinio nos informa que una forma de alumen se encontró naturalmente en la tierra, y la llama salsugoterrae .
Plinio escribió que las diferentes sustancias se distinguen por el nombre de alumen , pero todas se caracterizan por un cierto grado de astringencia , y todas se emplean en teñido y medicina. [7] Plinio dice que hay otro tipo de alumbre que los griegos llaman schiston , y que "se divide en filamentos de un color blanquecino", [7] Del nombre schiston y el modo de formación, parece que este tipo era el sal que se forma espontáneamente en ciertos minerales salados, como alumbre pizarra y bituminoso de esquisto , y consiste principalmente de sulfatos de hierro y aluminio. [ cita requerida ] Un tipo de alumen era un líquido, que podía ser adulterado; pero cuando estaba puro tenía la propiedad de ennegrecerse cuando se agregaba al jugo de granada . Esta propiedad parece caracterizar una solución de sulfato de hierro en agua; una solución de alumbre ordinario (potásico) no poseería tal propiedad. La contaminación con sulfato de hierro era muy desagradable ya que este tinte se oscurecía y apagaba. En algunos lugares puede haber faltado el sulfato de hierro, por lo que la sal sería blanca y sería adecuada, según Pliny, para teñir colores brillantes.
Pliny describe varios otros tipos de alumen, pero no está claro cuáles son estos minerales. El alumen de los antiguos, entonces, no siempre era alumbre de potasio, ni siquiera un sulfato de aluminio alcalino. [9]
Alumbre descrita en textos medievales
El alumbre y el vitriolo verde (sulfato de hierro) tienen un sabor dulce y astringente, y tienen usos superpuestos. Por lo tanto, a lo largo de la Edad Media , los alquimistas y otros escritores no parecen haber discriminado con precisión las dos sales. En los escritos de los alquimistas encontramos las palabras misy , Sory , y chalcanthum aplicado a cualquiera de los compuestos; y el nombre atramentum sutorium , que cabría esperar que perteneciera exclusivamente al vitriolo verde, se aplicaba indiferentemente a ambos.
El alumbre era el mordiente más común utilizado en la industria de los tintes en la Edad Media islámica . Fue la principal exportación de la región de Chad , desde donde se transportó a los mercados de Egipto y Marruecos , y luego a Europa . Otras fuentes, menos significativas, se encontraron en Egipto y Yemen . [10]
Comprensión moderna de los exalumnos
A principios de la década de 1700, Georg Ernst Stahl afirmó que la reacción del ácido sulfúrico con piedra caliza producía una especie de alumbre. [11] [12] El error fue pronto corregido por Johann Pott y Andreas Marggraf , quienes demostraron que el precipitado obtenido cuando se vierte un álcali en una solución de alumbre, es decir , alúmina , es bastante diferente de la cal y la creta , y es uno de los los ingredientes en arcilla común . [13] [14]
Marggraf también demostró que se pueden obtener cristales perfectos con propiedades de alumbre disolviendo alúmina en ácido sulfúrico y agregando potasa o amoníaco a la solución concentrada. [15] [16] En 1767, Torbern Bergman observó la necesidad de sulfatos de potasio o amonio para convertir el sulfato de aluminio en alumbre, mientras que el sodio o el calcio no funcionarían. [15] [17]
La composición del alumbre común fue finalmente determinada por Louis Vauquelin en 1797. Tan pronto como Martin Klaproth descubrió la presencia de potasio en leucita y lepidolita , [18] [19] Vauquelin demostró que el alumbre común es una sal doble , compuesta de ácido sulfúrico, alúmina y potasa. [20] En el mismo volumen de la revista, Jean-Antoine Chaptal publicó el análisis de cuatro tipos diferentes de alumbre, a saber, alumbre romano, alumbre de Levante, alumbre británico y alumbre fabricado por él mismo, [21] confirmando el resultado de Vauquelin. [15]
Producción
Algunos alumbre se presentan como minerales, siendo el más importante la alunita .
Los alumbre más importantes, potasio, sodio y amonio, se producen industrialmente. Las recetas típicas implican la combinación de sulfato de aluminio y el catión monovalente sulfato. [22] El sulfato de aluminio generalmente se obtiene tratando minerales como esquisto de alumbre , bauxita y criolita con ácido sulfúrico. [23]
Tipos
Los alumbre a base de aluminio se nombran por el catión monovalente. A diferencia de otros metales alcalinos , el litio no forma alumbre; hecho atribuido al pequeño tamaño de su ion.
Los alumnos más importantes son
- Alumbre de potasio , KAl (SO
4)
2· 12H , también llamado "alumbre de potasa" o simplemente "alumbre". - Alumbre de sodio , NaAl (SO
4)
2· 12H
2O , también llamado "soda alum" o "SAS". - Alumbre de amonio , NH
4Además
4)
2· 12H
2O .
Propiedades químicas
Los alumbre a base de aluminio tienen varias propiedades químicas comunes. Son solubles en agua , tienen un sabor dulce, reaccionan con ácido al tornasol y cristalizan en octaedros regulares . En alums, cada ion metálico está rodeado por seis moléculas de agua. Cuando se calientan, se licuan, y si se continúa el calentamiento, el agua de cristalización se expulsa, la sal forma espuma y se hincha, y por fin queda un polvo amorfo. [15] Son astringentes y ácidos.
Estructura cristalina
Los alumbre cristalizan en una de tres estructuras cristalinas diferentes. Estas clases se denominan α-, β- y γ-alums. Las primeras estructuras cristalinas de rayos X de alumbre fueron reportadas en 1927 por James M. Cork y Lawrence Bragg , y se utilizaron para desarrollar la técnica de recuperación de fase de reemplazo isomorfo . [24]
Solubilidad
La solubilidad de los diversos alumbre en agua varía mucho, siendo el alumbre de sodio fácilmente soluble en agua, mientras que los alumbre de cesio y rubidio son sólo escasamente solubles. Las diversas solubilidades se muestran en la siguiente tabla. [23]
A temperatura T , 100 partes de agua se disuelven:
T | Alumbre de amonio | Alumbre de potasio | Alumbre de rubidio | Alumbre de cesio |
---|---|---|---|---|
0 ° C | 2,62 | 3,90 | 0,71 | 0,19 |
10 ° C | 4.50 | 9.52 | 1.09 | 0,29 |
50 ° C | 15,9 | 44.11 | 4,98 | 1.235 |
80 ° C | 35,20 | 134,47 | 21.60 | 5.29 |
100 ° C | 70,83 | 357,48 |
Usos
Los alumbre a base de aluminio se han utilizado desde la antigüedad y siguen siendo importantes en muchos procesos industriales. El alumbre más utilizado es el alumbre de potasio . Se ha utilizado desde la antigüedad como floculante para clarificar líquidos turbios, como mordiente en teñido y curtido . Todavía se utiliza ampliamente en el tratamiento del agua, en la medicina, para los cosméticos (en desodorante ), en la preparación de alimentos (en levadura y encurtidos ) y para papel y tela ignífugos.
El alumbre también se usa como astringente , en lápices estípticos disponibles en farmacéuticos, o como bloque de alumbre, disponible en peluquerías y proveedores de ropa para caballeros, para detener el sangrado de las mellas de afeitar; [25] y como astringente . Un bloque de alumbre se puede usar directamente como desodorante (antitranspirante) sin perfume, y el alumbre mineral sin procesar se vende en los bazares indios precisamente con ese propósito. En toda la isla del sudeste asiático , el alumbre de potasio es más conocido como tawas y tiene numerosos usos. Se utiliza como antitranspirante y desodorante tradicional, y en la medicina tradicional para heridas abiertas y llagas. Los cristales generalmente se muelen hasta obtener un polvo fino antes de usarlos. [26] [27]
El alumbre se utiliza como mordiente en los textiles tradicionales; [28] y en Indonesia y Filipinas , se utilizaron soluciones de tawas , sal , bórax y pigmentos orgánicos para cambiar el color de los adornos de oro . [29] En Filipinas, los babaylan (chamanes) también quemaron cristales de alumbre y los dejaron gotear en un recipiente con agua para la adivinación . También se utiliza en otros rituales de las religiones anito animistas de las islas. [30] [31] [32] [33]
En el arte tradicional japonés , el alumbre y el pegamento animal se disolvieron en agua, formando un líquido conocido como dousa ( ja: 礬 水), y se utilizó como capa base para el encolado de papel .
Los joyeros y maquinistas utilizan regularmente alumbre en forma de sulfato de potasio y aluminio o sulfato de amonio y aluminio en un baño concentrado de agua caliente para disolver brocas de acero endurecido que se han roto en elementos hechos de aluminio, cobre, latón, oro (cualquier quilate). ), plata (esterlina y fina) y acero inoxidable. Esto se debe a que el alumbre no reacciona químicamente en un grado significativo con ninguno de estos metales, pero corroe el acero al carbono. Cuando se aplica calor a una mezcla de alumbre que sostiene una pieza de trabajo que tiene una broca atascada, si la broca perdida es lo suficientemente pequeña, a veces se puede disolver / quitar en cuestión de horas. [34]
Compuestos relacionados
Muchos metales trivalentes son capaces de formar alumbre. La forma general de un alumbre es XM (SO 4 ) 2 · n H 2 O, donde X es un metal alcalino o amonio , M es un metal trivalente yn a menudo es 12. El ejemplo más importante es el alumbre de cromo , KCr ( ENTONCES
4)
2· 12H
2En el curtido se utilizó O , un doble sulfato cristalino violeta oscuro de cromo y potasio .
En general, los alumbre se forman más fácilmente cuando el átomo de metal alcalino es mayor. Esta regla fue establecida por primera vez por Locke en 1902, [35] quien descubrió que si un metal trivalente no forma un alumbre de cesio, tampoco formará un alumbre con ningún otro metal alcalino o con amonio.
Alumnos que contienen selenato
También se conocen alumbre de selenio o selenato que contienen selenio en lugar de azufre en el anión sulfato , lo que produce selenato ( SeO2−
4) en lugar de. [36] Son agentes oxidantes fuertes .
Alumnos mixtos
En algunos casos, pueden aparecer soluciones sólidas de alumbre con diferentes cationes monovalentes y trivalentes.
Otros hidratos
Además de los alumbre, que son dodecahidratos, se presentan dobles sulfatos y selenatos de cationes univalentes y trivalentes con otros grados de hidratación. Estos materiales también se pueden denominar como alumbres, incluyendo los undecahydrates tales como mendocita y kalinite , hexahidratos tales como guanidinio ( CH
6norte+
3) y dimetilamonio ( (CH
3)
2NUEVA HAMPSHIRE+
2) "alumbre", tetrahidratos como la goldichita , monohidratos como el sulfato de talio y plutonio y alumbre anhidra ( yavapaiitas ). Estas clases incluyen combinaciones de iones diferentes, pero superpuestas.
Otros dobles sulfatos
Un pseudo alumbre es un doble sulfato de fórmula típica A SO
4· B
2(ENTONCES
4)
3· 22H
2O , donde A es un ión metálico divalente, como cobalto ( wupatkiita ), manganeso ( apjohnita ), magnesio ( pickingerita ) o hierro ( halotricita o alumbre de plumas), y B es un ión metálico trivalente. [37]
Sulfatos dobles con la fórmula general A
2ENTONCES
4· B
2(ENTONCES
4)
3· 24H
2También se conocen O , donde A es un catión monovalente como sodio , potasio , rubidio , cesio o talio (I) , o un catión compuesto como el amonio ( NH+
4), metilamonio ( CH
3NUEVA HAMPSHIRE+
3), hidroxilamonio ( HONH+
3) o hidrazinio ( N
2H+
5), B es un ion metálico trivalente, como aluminio , cromo , titanio , manganeso , vanadio , hierro (III) , cobalto (III) , galio , molibdeno , indio , rutenio , rodio o iridio . [38] También se producen selenatos análogos. Las posibles combinaciones de catión univalente, catión trivalente y anión dependen de los tamaños de los iones .
Una sal de Tutton es un doble sulfato de la fórmula típica A
2ENTONCES
4· B SO
4· 6H
2O , donde A es un catión univalente y B un ión metálico divalente .
Sulfatos dobles de la composición A
2ENTONCES
4· 2 B SO
4, donde A es un catión univalente y B es un ión metálico divalente, se denominan langbeinitas , después del prototipo de sulfato de magnesio y potasio.
Ver también
- Alunita
- Lista de minerales
- Bicromato de goma : las impresiones fotográficas y otros procesos similares utilizan alumbre, a veces como endurecedores coloides (gelatina, albúmina)
Referencias
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- ↑ George Ernst Stahl (1723), Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiss von den Saltzen, daß diesselbe aus einer zarten Erde, mit Wasser innig verbunden, bestehen (Tratamiento detallado y prueba adecuada de sales, que consisten en una tierra sutil íntimamente ligada con agua ) Wäysenhaus, Halle Desde p. 305: "... wie aus Kreide und Vitriole-Spiritu, ein rechter Alaun erwächset: ..." (... como de tiza y ácido sulfúrico, surge un verdadero alumbre: ...)
- ^ Juan Heinrich Pott (1746), Chymische Untersuchungen, welche fürnehmlich von der Lithogeognosia oder Erkäntniß und Bearbeitung der gemeinen einfacheren Steine und Erden ingleichen von Feuer und Licht handeln [investigaciones químicas que afectan en primer lugar lithogeognosia o conocimiento y procesamiento de rocas simples comunes y tierras como así como fuego y luz]. Potsdam , (Alemania), Christian Friedrich Voss, volumen 1, p. 32. De la p. 32:] "Concentrirt man hingegen diese solution gelinde, und läßt sie crystallisiren, por lo que schiessen harte und mercklich adstringente und hinter her etwas süßliche crystallen an, die allen Umständen nach in der Haupt-Sach nichts anders sind als einse formade Alaun. in der physicalischen Chymie von Wichtigkeit. Man hat bishero geglaubt, die Grund-Erde des Alauns sey eine in acido Vitrioli solvirte kalckige ... Erde, ... " (Por otro lado, si uno concentra suavemente esta solución y la deja cristalizar, entonces precipitar cristales duros, notablemente astringentes con un regusto algo dulce, que en todas las circunstancias no son más que una forma de alumbre. Este descubrimiento es de importancia para la química. Hasta ahora se había creído [que] la tierra fundamental del alumbre es calcárea ... tierra disuelta en ácido sulfúrico,…)
- ↑ Andreas Sigismund Marggraf (1754), "Experiencias faites sur la terre d'alun" (Experimentos hechos en la tierra de alumbre), Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin , págs. 41-66.
- ↑ a b c d Chisholm , 1911 , pág. 766.
- ^ Marggraf (1754) "Experiencias qui concernnent la régénération de l'alun de sa propre terre, l'après avoir séparé par l'acide vitriolique; avec quelques composiciones artificielles de l'alun par moyen d'autres terres, et dudit acide" (Experimentos que se refieren a la regeneración del alumbre a partir de su propia tierra, después de haberlo separado por ácido sulfúrico; con algunos compuestos artificiales de alumbre mediante otras tierras y el ácido antes mencionado), Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlín , págs. 31-40.
- ^ Torbern Bergman (1767), "IX. De confectione Aluminis" . En Opuscula physica et chemica , IG Müller, Leipzig, 1788), volumen 1. En las páginas 306-307, después de notar que Marggraf había notado que la potasa hacía que el alumbre cristalizara en una solución de alúmina y ácido sulfúrico, Bergman agrega "Notatu quoque dignum est, quod hoc cristallisationis obstaculum alcali volatili aeque tollatur, non vero álcali minerali et calce. " (También es significativo que mediante [el uso de] el álcali volátil [es decir, amoníaco] este obstáculo para la cristalización se elimina de manera similar, pero no [en los casos de] álcali mineral [es decir, carbonato de sodio] y cal.)
- ^ Martin Heinrich Klaproth (1797), Beiträge zur Chemischen Kenntniss Der Mineralkörper (Contribuciones a [nuestro] conocimiento químico de las sustancias minerales). Decker and Co., Posen y Heinrich August Rottmann, Berlín; págs. 45-46 y pág. 193 .
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- Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Alumbre ". Encyclopædia Britannica . 1 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 766–767.
enlaces externos
- Medios relacionados con Alum en Wikimedia Commons