Sulfato de aluminio
 | |
| Nombres | |
|---|---|
| Nombre IUPAC Sulfato de aluminio | |
Otros nombres
| |
| Identificadores | |
| |
Modelo 3D ( JSmol ) |
|
| Araña química |
|
| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.030.110 |
| Número CE |
|
| Número E | E520 (reguladores de acidez, ...) |
Identificador de centro de PubChem |
|
| Número RTECS |
|
| UNIVERSIDAD |
|
Panel de control CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Propiedades | |
| Al2 ( SO4 ) 3 | |
| Masa molar | 342,15 g/mol (anhidro) 666,44 g/mol (octadecahidrato) |
| Apariencia | Sólido cristalino blanco higroscópico |
| Densidad | 2,672 g/cm 3 (anhidro) 1,62 g/cm 3 (octadecahidrato) |
| Punto de fusión | 770 °C (1420 °F; 1040 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 cm3 / mol | |
Índice de refracción ( n D ) | 1.47 [1] |
| Estructura | |
| monoclínico (hidrato) | |
| Termoquímica | |
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | -3440 kJ/mol |
| Peligros | |
| NFPA 704 (rombo cortafuegos) | |
| NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.): | |
PEL (Permisible) | ninguno [2] |
REL (recomendado) | 2 mg/m3 [ 2] |
IDLH (Peligro inmediato) | Dakota del Norte [2] |
| Compuestos relacionados | |
Otros cationes | Sulfato de galio Sulfato de magnesio |
Compuestos relacionados | Ver Alum |
| Página de datos complementarios | |
| Sulfato de aluminio (página de datos) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El sulfato de aluminio es una sal con la fórmula Al 2 (SO 4 ) 3 . Es soluble en agua y se utiliza principalmente como agente coagulante (promoviendo la colisión de partículas neutralizando la carga) en la purificación de agua potable [3] [4] y plantas de tratamiento de aguas residuales , y también en la fabricación de papel.
La forma anhidra se presenta de forma natural como un mineral raro, la milosevichita , que se encuentra, por ejemplo, en entornos volcánicos y en vertederos de residuos de minas de carbón en llamas. El sulfato de aluminio rara vez, o nunca, se encuentra como sal anhidra. Forma varios hidratos diferentes , de los cuales el hexadecahidrato Al2 ( SO4 ) 3 · 16H2O y el octadecahidrato Al2 ( SO4 ) 3 · 18H2O son los más comunes. El heptadecahidrato, cuya fórmula se puede escribir como [Al(H2O ) 6 ] 2 ( SO4 ) 3 · 5H2O , se presenta de forma natural como el mineral alunógeno .
En ciertas industrias, el sulfato de aluminio se denomina a veces alumbre o alumbre de fabricación de papel . Sin embargo, el nombre " alumbre " se utiliza de forma más habitual y adecuada para cualquier sal de sulfato doble 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 añadiendo 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 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 varias 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 a la que se produce durante la intemperie. Ahora la masa se extrae 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 el sulfato de calcio y el sulfato de hierro (III) básico se puedan separar), y luego se evapora hasta que el sulfato de hierro (II) cristaliza al enfriarse; luego se extrae y se evapora hasta que alcanza una gravedad específica de 1,40. Ahora se deja reposar durante algún tiempo y se decanta de cualquier sedimento. [6]
De arcillas o bauxita
Para preparar 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 que hierve; si se utiliza 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 utiliza criolita como mineral, se mezcla con carbonato de calcio y se calienta. De esta manera se forma aluminato de sodio ; luego se extrae con agua y se precipita ya sea con bicarbonato de sodio o haciendo pasar una corriente de dióxido de carbono a través de la solución. Luego, el precipitado se disuelve en ácido sulfúrico. [6]
Usos
El sulfato de aluminio se utiliza a veces en la industria alimentaria humana como agente reafirmante, donde adquiere el número E E520 , y en la alimentación animal como bactericida . En los Estados Unidos, la FDA lo clasifica como " generalmente reconocido como seguro " sin límite de concentración. [7] El sulfato de aluminio se puede utilizar como desodorante , astringente o como astringente para heridas superficiales por afeitado. [ cita requerida ] El sulfato de aluminio se utiliza como mordiente en el teñido y la estampación de textiles .
Es un adyuvante común de vacunas y funciona "facilitando la liberación lenta del antígeno del depósito de vacuna formado en el sitio de inoculación ". [ cita requerida ]
El sulfato de aluminio se utiliza en la purificación del agua y para la eliminación química del fósforo de las aguas residuales . Hace que las impurezas suspendidas se coagulen en partículas más grandes y luego se depositen en el fondo del recipiente (o se filtren) más fácilmente. Este proceso se llama coagulación o floculación . Las investigaciones sugieren 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 . [8] Un incidente de aplicación incorrecta y excesiva en 1988 contaminó el suministro de agua de Camelford en Cornwall .
El sulfato de aluminio se ha utilizado como método de remediación de la eutrofización en lagos poco profundos. Funciona reduciendo la carga de fósforo en los lagos. [9] [10]
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 . Al 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 utiliza 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 de ácido sulfúrico diluido . Un ejemplo de lo que puede hacer el cambio del nivel de pH del suelo a las plantas es visible al observar la 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. [11]
En la industria de la construcción se utiliza como impermeabilizante y acelerador del hormigón . Otro uso es como agente espumante en espumas ignífugas .
También puede ser muy eficaz como molusquicida , [12] matando babosas españolas .
Los mordientes triacetato de aluminio y sulfacetato de aluminio se pueden preparar a partir de sulfato de aluminio, determinándose el producto formado por la cantidad de acetato de plomo (II) utilizada: [13]
- Alabama
2(ENTONCES
4)
3+ 3Pb(CH3)
3CO
2)
2→ 2Al(CH
3CO
2)
3+ 3PbSO4
4
- Alabama
2(ENTONCES
4)
3+ 2Pb(CH3)
3CO
2)
2→ Al
2ENTONCES
4(ES
3CO
2)
4+ 2PbSO4
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 agua formando sales hidratadas de diversas composiciones.
El sulfato de aluminio reacciona con el bicarbonato de sodio al que se ha añadido estabilizador de espuma, produciendo dióxido de carbono para espumas extintoras de incendios :
- 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 incendio . La espuma química no era adecuada para su uso en disolventes polares como el alcohol , ya que el combustible se mezclaría con la capa de espuma y la descompondría. El dióxido de carbono generado también servía para impulsar la espuma fuera del recipiente, ya fuera un extintor portátil o una instalación fija que utilizara mangueras. La espuma química se considera obsoleta en los Estados Unidos y ha sido reemplazada por espumas mecánicas sintéticas, como la AFFF , que tienen una vida útil más larga, son más efectivas y más versátiles, aunque algunos países como Japón y la India siguen utilizándola. [ cita requerida ]
Referencias
Notas al pie
- ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ abc Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0024". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Global Health and Education Foundation (2007). "Coagulación-floculación-sedimentación convencional". El agua potable es esencial . Academia Nacional de Ciencias. Archivado desde el original el 2007-10-07 . Consultado el 2007-12-01 .
- ^ Kvech S, Edwards M (2002). "Controles de solubilidad del aluminio en agua potable a pH relativamente bajo y alto". Water Research . 36 (17): 4356–4368. Bibcode :2002WatRe..36.4356K. doi :10.1016/S0043-1354(02)00137-9. PMID 12420940.
- ^ Austin, George T. (1984). Industrias de procesos químicos de Shreve (5.ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. pág. 357. ISBN 9780070571471. Archivado desde el original el 3 de enero de 2014.
- ^ desde Chisholm 1911, pág. 767.
- ^ 21 CFR 182.1125, 1 de abril de 2020 , consultado el 22 de febrero de 2021
- ^ 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". Science . 345 (6198): 812–814. Bibcode :2014Sci...345..812P. doi :10.1126/science.1251418. PMID 25124439. S2CID 19126381.
- ^ Kennedy, Robert H.; Cook, G. Dennis (junio de 1982). "Control del fósforo en lagos con sulfato de aluminio: determinación de dosis y técnicas de aplicación". Revista de la Asociación Estadounidense de Recursos Hídricos . 18 (3): 389–395. Bibcode :1982JAWRA..18..389K. doi :10.1111/j.1752-1688.1982.tb00005.x. ISSN 1093-474X.
- ^ Martyn, Huser, Brian J. Egemose, Sara Harper, Harvey Hupfer, Michael Jensen, Henning Pilgrim, Keith M. Reitzel, Kasper Rydin, Emil Futter (2016). Longevidad y eficacia de la adición de aluminio para reducir la liberación de fósforo en los sedimentos y restaurar la calidad del agua del lago. Universidad de Uppsala, Limnologi. OCLC 1233676585.
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ 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, British Crop Protection; Sociedad, British Ecological; Biólogos, Asociación de Biólogos Aplicados (1994). Márgenes de campo: integración de la agricultura y la conservación: actas de un simposio organizado por el British Crop Protection Council en asociación con la British Ecological Society y la Asociación de Biólogos Aplicados y celebrado en la Universidad de Warwick, Coventry, del 18 al 20 de abril de 1994. British Crop Protection Council. ISBN 9780948404757.
- ^ Georgievics, Von (2013). La tecnología química de las fibras textiles: su origen, estructura, preparación, lavado, blanqueo, teñido, estampación y confección. Leer libros. ISBN 9781447486121Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2017.
Notaciones
- Chisholm, Hugh , ed. (1911). . Encyclopædia Britannica . Vol. 1 (11.ª ed.). Cambridge University Press. pág. 767.
- Pauling, Linus (1970). Química general . WH Freeman: San Francisco. ISBN 978-0-486-65622-9.
Enlaces externos
- Ficha internacional de seguridad química 1191
- Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos
- Serie de aditivos alimentarios de la OMS n.º 12
- El aluminio y la salud
- Hojas informativas y preguntas frecuentes del Gobierno de Canadá: Sales de aluminio
