El sulfato de aluminio es un compuesto químico con la fórmula Al 2 (SO 4 ) 3 . Es soluble en agua y se utiliza principalmente como agente coagulante (favoreciendo la colisión de partículas al neutralizar la carga) en la depuración de agua potable [3] [4] y plantas de tratamiento de aguas residuales , y también en la fabricación de papel.
Nombres | |
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Nombre IUPAC Sulfato de aluminio | |
Otros nombres Sulfato de aluminio Sulfato de aluminio Pastel de alumbre Filtro alumbre Alumbre de papelera Alunogenita Sal de aluminio (3: 2) | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.030.110 |
Número CE |
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Número e | E520 (reguladores de acidez, ...) |
PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
Al 2 (SO 4 ) 3 | |
Masa molar | 342,15 g / mol (anhidro) 666,44 g / mol (octadecahidrato) |
Apariencia | higroscópico sólido cristalino blanco |
Densidad | 2,672 g / cm 3 (anhidro) 1,62 g / cm 3 (octadecahidrato) |
Punto de fusion | 770 ° C (1,420 ° F; 1,040 K) (se descompone, anhidro) 86.5 ° C ( octadecahidrato ) |
31,2 g / 100 ml (0 ° C) 36,4 g / 100 ml (20 ° C) 89,0 g / 100 ml (100 ° C) | |
Solubilidad | ligeramente soluble en alcohol , ácidos minerales diluidos |
Acidez (p K a ) | 3.3-3.6 |
−93,0 × 10 −6 cm 3 / mol | |
Índice de refracción ( n D ) | 1,47 [1] |
Estructura | |
monoclínico (hidratado) | |
Termoquímica | |
-3440 kJ / mol | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | Ver: página de datos |
NFPA 704 (diamante de fuego) | 1 0 0 |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | ninguno [2] |
REL (recomendado) | 2 mg / m 3 [2] |
IDLH (peligro inmediato) | ND [2] |
Compuestos relacionados | |
Otros cationes | Sulfato de galio Sulfato de magnesio |
Compuestos relacionados | Ver alumbre |
Página de datos complementarios | |
Estructura y propiedades | Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. |
Datos termodinámicos | Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
Datos espectrales | UV , IR , RMN , MS |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La forma anhidra se presenta naturalmente como un mineral raro milosevichita , que se encuentra, por ejemplo, en entornos volcánicos y en la quema de vertederos de desechos de la minería del carbón. El sulfato de aluminio rara vez, si es que alguna vez, se encuentra como sal anhidra. Forma varios hidratos diferentes , de los cuales el hexadecahidrato Al 2 (SO 4 ) 3 · 16H 2 O y el octadecahidrato Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O son los más comunes. El heptadecahidrato, cuya fórmula se puede escribir como [Al (H 2 O) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 · 5H 2 O, se encuentra naturalmente como el mineral alunógeno .
El sulfato de aluminio a veces se llama alumbre o alumbre de la papelera en ciertas industrias. Sin embargo, el nombre " alumbre " se usa más comúnmente y correctamente para cualquier sal de doble sulfato con la fórmula genérica X Al (SO
4)
2· 12H
2O , donde X es un catión monovalente como potasio o amonio . [5]
Producción
En el laboratorio
El sulfato de aluminio se puede preparar agregando hidróxido de aluminio , Al (OH) 3 , al ácido sulfúrico , H 2 SO 4 :
- 2 Al (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 H 2 O
o calentando aluminio metálico en una solución de ácido sulfúrico:
- 2 Al + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 ↑
De esquistos de alumbre
Los esquistos de alumbre empleados en la fabricación de sulfato de aluminio son mezclas de pirita de hierro , silicato de aluminio y diversas sustancias bituminosas , y se encuentran en la Alta Baviera , Bohemia , Bélgica y Escocia . Estos se tuestan o se exponen a la acción de la intemperie del aire. En el proceso de tostado, se forma ácido sulfúrico y actúa sobre la arcilla para formar sulfato de aluminio, una condición similar que se produce durante la meteorización. La masa se extrae ahora sistemáticamente con agua y se prepara una solución de sulfato de aluminio de gravedad específica 1,16. Esta solución se deja reposar durante algún tiempo (para que se pueda separar cualquier sulfato de calcio y sulfato de hierro básico (III) ), y luego se evapora hasta que el sulfato de hierro (II) cristaliza al enfriarse; luego se extrae y se evapora hasta que alcanza un peso específico de 1,40. Ahora se deja reposar durante algún tiempo y se decanta de cualquier sedimento. [6]
De arcillas o bauxita
En la preparación de sulfato de aluminio a partir de arcillas o bauxita , el material se calcina suavemente , luego se mezcla con ácido sulfúrico y agua y se calienta gradualmente hasta ebullición; si se usa ácido concentrado, generalmente no se requiere calor externo ya que la formación de sulfato de aluminio es exotérmica . se deja reposar durante algún tiempo y se extrae la solución transparente.
De criolita
Cuando se usa criolita como mineral, se mezcla con carbonato de calcio y se calienta. De esta forma se forma aluminato de sodio ; luego se extrae con agua y se precipita con bicarbonato de sodio o haciendo pasar una corriente de dióxido de carbono a través de la solución. A continuación, el precipitado se disuelve en ácido sulfúrico. [6]
Usos
A veces se utiliza en la industria alimentaria humana como agente reafirmante, donde adquiere el número E E520 , y en la alimentación animal como bactericida . En los EE . UU. , La FDA lo enumera como " generalmente reconocido como seguro " sin límite de concentración. [7] El sulfato de aluminio se puede utilizar como desodorante , astringente o astringente para las heridas superficiales del afeitado. [8]
Es un adyuvante de vacuna común y funciona "facilitando la liberación lenta de antígeno del depósito de vacuna formado en el sitio de inoculación ". [8]
El sulfato de aluminio se utiliza en la purificación de agua y como mordiente en el teñido y estampado de textiles . En la purificación de agua , hace que las impurezas en suspensión se coagulen en partículas más grandes y luego se asienten en el fondo del recipiente (o se filtren) más fácilmente. Este proceso se llama coagulación o floculación . La investigación sugiere que en Australia, el sulfato de aluminio utilizado de esta manera en el tratamiento del agua potable es la principal fuente de gas de sulfuro de hidrógeno en los sistemas de alcantarillado sanitario . [9] Un incidente de aplicación inadecuada y excesiva en 1988 contaminó el suministro de agua de Camelford en Cornwall .
Cuando se disuelve en una gran cantidad de agua neutra o ligeramente alcalina, el sulfato de aluminio produce un precipitado gelatinoso de hidróxido de aluminio , Al (OH) 3 . En teñir e imprimir telas, el precipitado gelatinoso ayuda a que el tinte se adhiera a las fibras de la ropa al hacer que el pigmento sea insoluble.
El sulfato de aluminio se usa a veces para reducir el pH del suelo del jardín, ya que se hidroliza para formar el precipitado de hidróxido de aluminio y una solución diluida de ácido sulfúrico . Un ejemplo de lo que puede hacer en las plantas cambiar el nivel de pH del suelo es visible cuando se observa Hydrangea macrophylla . El jardinero puede agregar sulfato de aluminio al suelo para reducir el pH, lo que a su vez hará que las flores de la hortensia se vuelvan de un color diferente (azul). El aluminio es lo que hace que las flores sean azules; a un pH más alto, el aluminio no está disponible para la planta. [10]
En la industria de la construcción, se utiliza como agente impermeabilizante y acelerador en hormigón . Otro uso es un agente espumante en la espuma contra incendios .
También puede ser muy eficaz como molusquicida , [11] matando a las babosas españolas .
El triacetato de aluminio y el sulfacetato de aluminio de los mordientes pueden prepararse a partir de sulfato de aluminio, y el producto formado se determina por la cantidad de acetato de plomo (II) utilizada: [12]
- Alabama
2(ENTONCES
4)
3+ 3 Pb (canal
3CO
2)
2→ 2 Al (CH
3CO
2)
3+ 3 PbSO
4
- Alabama
2(ENTONCES
4)
3+ 2 Pb (CH
3CO
2)
2→ Al
2ENTONCES
4(CH
3CO
2)
4+ 2 PbSO
4
Reacciones químicas
El compuesto se descompone en γ-alúmina y trióxido de azufre cuando se calienta entre 580 y 900 ° C. Se combina con el agua formando sales hidratadas de diversas composiciones.
El sulfato de aluminio reacciona con el bicarbonato de sodio al que se le ha añadido estabilizador de espuma, produciendo dióxido de carbono para las espumas extintoras :
- Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaHCO 3 → 3 Na 2 SO 4 + 2 Al (OH) 3 + 6 CO 2
El dióxido de carbono queda atrapado por el estabilizador de espuma y crea una espuma espesa que flotará sobre los combustibles de hidrocarburos y sellará el acceso al oxígeno atmosférico , sofocando el fuego . La espuma química no era adecuada para su uso en disolventes polares como el alcohol , ya que el combustible se mezclaría y rompería la capa de espuma. El dióxido de carbono generado también sirvió para expulsar la espuma del contenedor, ya sea un extintor portátil o una instalación fija mediante mangueras. La espuma química se considera obsoleta en los Estados Unidos y ha sido reemplazada por espumas mecánicas sintéticas, como AFFF, que tienen una vida útil más larga, son más efectivas y más versátiles, aunque algunos países como Japón e India continúan usándola. [ cita requerida ]
Referencias
Notas al pie
- ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ a b c Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0024" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Fundación Global de Salud y Educación (2007). "Coagulación-Floculación-Sedimentación convencional" . El agua potable segura es esencial . Academia Nacional de Ciencias. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2007 . Consultado el 1 de diciembre de 2007 .
- ^ Kvech S, Edwards M (2002). "Controles de solubilidad del aluminio en agua potable a pH relativamente bajo y alto". Investigación del agua . 36 (17): 4356–4368. doi : 10.1016 / S0043-1354 (02) 00137-9 . PMID 12420940 .
- ^ Austin, George T. (1984). Industrias de procesos químicos de Shreve (5ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. pag. 357. ISBN 9780070571471. Archivado desde el original el 3 de enero de 2014.
- ↑ a b Chisholm , 1911 , pág. 767.
- ^ 21 CFR 182.1125 , 2020-04-01 , consultado 2021-02-22
- ^ a b "Resumen compuesto para CID 24850 - Sulfato de aluminio anhidro" . PubChem.
- ^ Ilje Pikaar; Keshab R. Sharma; Shihu Hu; Wolfgang Gernjak; Jürg Keller; Zhiguo Yuan (2014). "Reducción de la corrosión del alcantarillado mediante la gestión integrada del agua urbana". Ciencia . 345 (6198): 812–814. Código Bibliográfico : 2014Sci ... 345..812P . doi : 10.1126 / science.1251418 . PMID 25124439 . S2CID 19126381 .
- ^ Kari Houle (18 de junio de 2013). "Azul o rosa: de qué color es tu hortensia" . Extensión de la Universidad de Illinois . Consultado el 3 de septiembre de 2018 .
- ^ Consejo, Protección de Cultivos Británicos; Sociedad, Ecológica Británica; Biólogos, Asociación de Aplicados (1994). Márgenes de campo: integración de la agricultura y la conservación: actas de un simposio organizado por el Consejo Británico de Protección de Cultivos en asociación con la Sociedad Británica de Ecología y la Asociación de Biólogos Aplicados y celebrado en la Universidad de Warwick, Coventry, del 18 al 20 de abril de 1994 . Consejo Británico de Protección de Cultivos. ISBN 9780948404757.
- ^ Georgievics, Von (2013). La tecnología química de las fibras textiles: su origen, estructura, preparación, lavado, blanqueo, teñido, estampado y alisado . Leer libros . ISBN 9781447486121. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2017.
Notaciones
- Pauling, Linus (1970). Química general . WH Freeman: San Francisco. ISBN 978-0-486-65622-9.
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 1191
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
- Serie de aditivos alimentarios de la OMS No. 12
- Aluminio y salud
- Hojas de datos del gobierno de Canadá y preguntas frecuentes: sales de aluminio