Сульфат алюмінію-калію

Сульфат алюмінію-калію, або калій алюміній сульфат, — це хімічна сполука: подвійний сульфат калію й алюмінію з хімічною формулою KAl(SO4)2.International Union of Pure and Applied Chemistry (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): RSC–IUPAC. ISBN 0-85404-438-8. Electronic version. Також він відомий як додекагідрат сульфату алюмінію-калію KAl(SO4)2·12H2O або алюмокалієвий галун. Сполука є одним із найважливіших членів класу сполук, що називаються алюмінієвими галунами.Bottomley, L.; Bottomley, L.A. (2010). Chemistry 1310: Laboratory Manual. Plymouth, MI: School of Chemistry & Biochemistry, Georgia Institute of Technology and Hayden-McNeil Publishing. ISBN 978-0-7380-3819-3.

Сульфат алюмінію-калію, зазвичай, використовуються в таких сферах як: очищення води, дублення шкіри, фарбуванняThe Editors. «alum | chemical compound». Britannica.com. Archived from the original on 26 May 2015. Retrieved 18 January 2016. : |author= has generic name (help) вогнестійких текстильних виробів і у складі порошку для випічки під номером E522. Його також використовують у косметиці як дезодорант, засіб після гоління та кровоспинний засіб при невеликих кровотечах під час гоління.Helmenstine, Anne Marie. «What is Alum?». About.com. Archived from the original on 14 April 2013. Retrieved 19 April 2013.Alum Block for Shaving — When and How to use one. Archived 15 January 2020 at the Wayback Machine, Blake'n Blade Shave Shop. Last accessed 15 January 2020.

Історія

У давнину Сульфат алюмінію-калію був відомий стародавнім єгиптянам, які отримували його із евапоритів у пустелі та, як повідомляється, використовували ще в 1500 році до нашої ери для зменшення каламутності води

Сульфат алюмінію-калію був описаний під назвою alumen або salsugoterrae ПлініємAlumen, and the Several Varieties of it; Thirty-eight Remedies. Archived 22 April 2021 at the Wayback Machine, Pliny the Elder, The Natural History, book 35, chapter 52; on the Perseus Digital Library at Tufts University. Last accessed 27 December 2011., і це те саме, що stupteria, описана Діоскоридом.Dioscorides, book 5, chapter 123. Однак назва галун та інші назви, що застосовуються до цієї речовини — як-от alum, misy, sory, chalcanthum, та atramentum sutorium — часто застосовувалися до інших продуктів із подібними властивостями чи використанням, наприклад, сульфат заліза (ІІ) або «зелений купорос».Chisholm 1911, pp. 766—767.

Виробництво алюмокалієвого галуна з алуніту археологічно засвідчено на острові Лесбос.A. Archontidou 2005, «Un atelier de preparation de l'alun a partir de l'alunite dans l'isle de Lesbos» in L'alun de Mediterranée. ed P. Borgard et al. Це місце датується щонайменше 2 століттям нашої ери, проте було покинуто в 7 столітті.

Сульфат алюмінію-калію згадується в деяких аюрведичних текстах під такими назвами, як sphaṭika kṣāra, phitkari або saurashtri. Вони використовуються в традиційній китайській медицині під назвою mingfan

У середньовіччі та в новий час Сульфат алюмінію-калію імпортувався до Англії в основному з Близького Сходу, а з кінця 15 століття і далі, протягом сотень років, він імпортувався з Папської області. Там його використовували як закріплювач барвників для вовни (яка була однією з основних галузей промисловості Англії, вартість якої значно зростала, якщо її пофарбувати).

Однак ці джерела були ненадійними, і був поштовх до розробки джерел в Англії, особливо тому, що імпорт із Папської області було припинено після відлучення Короля Англії Генріха VIII«How alum shaped the Yorkshire coast». National Trust, UK. Archived from the original on 3 December 2017. Retrieved 5 February 2018.

Історично склалося так, що сульфат алюмінію-калію широко використовувався у вовняній промисловостіSee Henry VII of England trade section. Henry broke the Pope's monopoly by financing shipping bootstrapping a trading system with the Ottoman Empires mines з античності, у середні віки й аж до 19 століття як протрава або фіксатор барвників у процесі фарбуванні вовни.

У 13 і 14 століттях сульфат алюмінію-калію був основним імпортом Генуї та Венеції із Фокеї (Смірнська затока у Візантії), і став причиною війни між ними, а пізніше став основним імпортом Флоренції із Фокеї.  Після падіння Константинополя алуніт (джерело алюмокалієвого галуну) було виявлено в Тольфа в Папській області (1461). Текстильна промисловість у Брюгге та багатьох місцях Італії, а пізніше й Англії потребувала алюмокалієвого галуну для стабілізації барвників на тканині (роблять барвники «швидкими»), а також для освітлення кольорів.«Color in Relation to the Political and Economic History of the Western World» by Sidney M Edelstein, Proceedings of the Perkin Centennial, American Association of Textile Chemists and Colorists, September, 1956«Worldly Goods: A New History of the Renaissance», Lisa Jardine, 1996, Norton&Co, pages 114—116 ISBN 978-0393318661

З державним фінансуванням спроби здійснювалися протягом 16 століття, але до початку 17 століття — безуспішно. У Йоркширі була збудована промисловість для переробки сланцю, який містив ключовий інгредієнт, а саме сульфат алюмінію. Вона зробила важливий внесок у промислову революцію. Одним із найстаріших історичних місць для виробництва алюмокалієвого галуну зі сланцю та людської сечі є виробництво у Рейвенскарі, Північний Йоркшир. До 18 століття ландшафт північно-східного Йоркширу був зруйнований цим процесом, який включав будівництво 30-метрових (100-футових) штабелів із спаленого сланцю та їх безперервне заправлення дровами протягом місяців. Решта процесу виробництва складалася з видобутку, екстракції, замочування сланцевої золи з водоростями в сечі, кип'ятіння, випаровування, кристалізації, подрібнення та завантажування в мішки, для експорту. Розробка кар'єрів знищила скелі в цій місцевості, ліси були вирубані на деревне вугілля, а земля була забруднена сульфатною кислотою та золою.Stephen Chance (20 November 2013). «Was alum the first example of the north-east's 'dirty' industries? | UK news». The Guardian. Archived from the original on 17 May 2017. Retrieved 25 March 2017.

Ідентифікація формули На початку 1700-х років Георг Ернст Шталь стверджував, що реакція сульфатної кислоти з вапняком приводить до утворення певного різновиду алюмокалієвого галуну.George Ernst Stahl (1703), Specimen Beccherianum Archived 5 February 2018 at the Wayback Machine. Johann Ludwig Gleditsch, Leipzig.George Ernst Stahl (1723), Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiss von den Saltzen, daß diesselbe aus einer zarten Erde, mit Wasser innig verbunden, bestehen Archived 22 December 2016 at the Wayback Machine (Detailed treatment and adequate proof of salts, that they consist of a subtile earth intimately bound with water) Wäysenhaus, Halle. Помилка була незабаром виправлена Йоганном Поттом і Андреасом Маргграфом, які показали, що осад, який утворюється, при вливанні лугу в розчин, утворений з галуну суттєво відрізняється від вапна чи крейди та є одним із інгредієнтів звичайної глини.Johann 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 Archived 22 December 2016 at the Wayback Machine, volume 1, p. 32.Andreas Sigismund Marggraf (1754), «Expériences faites sur la terre d'alun» Archived 6 November 2018 at the  (Experiments made on the earth of alum), Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin, pp. 41–66.

Маргграф також показав, що ідеальні кристали алюмокалієвого галуну можна отримати, розчинивши оксид алюмінію в сульфатній кислоті та додавши до його концентрованого розчину поташу або аміаку.Chisholm 1911, p. 766.Marggraf (1754) «Expériences qui concernent la régénération de l'alun de sa propre terre, l'après avoir séparé par l'acide vitriolique ; avec quelques compositions artificielles de l'alun par moyen d'autres terres, et dudit acide» Archived 6 November 2018 at the Wayback Machine. Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin, pp. 31–40. У 1767 році Торберн Бергман помітив необхідність використання сульфатів калію або амонію для добування галунів, тоді як сульфати натрію чи кальцію з цією метою не працювали.Torbern Bergman (1767), «IX. De confectione Aluminis» Archived 23 April 2021 at the Wayback Machine. In Opuscula physica et chemica, I. G. Müller, Leipzig, 1788), volume 1, pp. 306—307.

Варто відзначити, що у той час вважалося, що калій міститься виключно в рослинах. Однак у 1797 році Мартін Клапрот виявив наявність калію в мінералах лейциті та лепідоліті.Martin Heinrich Klaproth (1797), Beiträge zur Chemischen Kenntniss Der Mineralkörper Archived 6 November 2018 at the Wayback Machine (Contributions to [our] chemical knowledge of mineral substances). Decker and Co., Posen, and Heinrich August Rottmann, Berlin; pp. 45–46 and https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=nyp.33433066422746;view=1up;seq=213 Archived 6 November 2018 at the Wayback Machine p. 193.Martin Heinrich Klaproth (1801), Analytical Essays Towards Promoting the Chemical Knowledge of Mineral Substances. T. Cadell, Jr. & W. Davies, London. His finding of potassium in leucite appears on pp. 353—354.: «On the contrary, I was surprised in an unexpected manner, by discovering in it another constituent part, consisting of a substance, the existence of which, certainly, no one person would have conjectured within the limits of the mineral kingdom … This constituent part of leucite … is no other than pot-ash, which, hitherto, has been thought exclusively to belong to the vegetable kingdom, and has, on this account, been called VEGETABLE ALKALI. — This discovery, which I think of great importance, cannot fail to occasion considerable changes in the systems of natural history, ….». The discovery of potassium in lepidolite is mentioned on p. 472.Луї Воклен припустив, що калій також є інгредієнтом багатьох інших мінералів. Беручи до уваги експерименти Марґграфа та Бергмана, він припустив, що цей метал є основним інгредієнтом натуральних галунів. У 1797 році він опублікував дисертацію, в якій довів, що галун є подвійною сіллю, що складається з сульфатної кислоти, оксиду алюмінію та поташу.Vauquelin (1797), «Sur la nature de l'Alun du commerce, sur l'existence de la potasse dans ce sel, et sur diverses combinaisons simples ou triples de l'alumine avec l'acide sulfurique» Archived 6 November 2018 at the Wayback Machine (On the nature of commercial alum, on the existence of potash in this salt, and on various simple or triple compounds of alumina with sulfuric acid). In Annales de Chimie et de Physique, 1st series, volume 22, pages 258—279. У тому ж журналі Жан-Антуан Шаптал опублікував аналіз чотирьох різних видів галуну, а саме римського галуну, левантського галуну, британського галуну та галуну, виготовленого ним самимJean-Antoine Chaptal (1797), «Comparée des quatre principales sortes d'Alun connues dans le commerce; et Observations sur leur nature et leur usage» Archived 6 November 2018 at the Wayback Machine (Comparison of the four main types of commercial alum; and observations on their nature and use). In Annales de Chimie et de Physique, 1st series, volume 22, pages 280—296., підтверджуючи результати Воклена

Фізичні властивості Кристали алюмокалієвого галуну мають вигляд правильних октаедрів із заокругленими кутами і є добре розчинними у воді. Розчин слабокислий і терпкий на смак. Він кристалізується в октаедричну структуру в нейтральному розчині та кубічну структуру в лужному розчині з просторовою групою P a -3 і параметром решітки 12,18 Å.«Crystal structure of the alums». Crystallography Open Database. 1934. Archived from the original on 15 April 2018. Retrieved 15 April 2018

При нагріванні, при високих температурах, утворюється пориста, розсипчаста маса, яка відома як «палений галун». Він плавиться при 92 °C у власній кристалізаційній воді.

Хімічні властивості

Розкладається при нагріванні при високих температурах: