Alumbre
Familia de sales de sulfato doble de aluminio
Cristal de alumbre de potasio, KAl(SO
4)
2·12H
2Oh

Un alumbre ( / ˈ æ l ə m / ) es un tipo de compuesto químico , generalmente una sal de sulfato doble hidratada de aluminio con la fórmula general X Al(SO
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2·12 horas
2O , de modo que X es un catión monovalente como el potasio o el amonio . [1] Por sí mismo, "alumbre" a menudo se refiere al alumbre de potasio , con la fórmula KAl(SO
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2·12 horas
2O. Otros alumbres reciben el nombre del ion monovalente, como el alumbre de sodio y el alumbre de amonio .

El nombre "alumbre" también se utiliza, de forma más general, para las 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
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2·12 horas
2Oh .

En la mayoría de las industrias, el nombre "alumbre" (o "alumbre de fabricación de papel") se utiliza para referirse al sulfato de aluminio , Al
2 (ENTONCES
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3· n  H
2O , que se utiliza para la mayor parte de la floculación industrial [1] : 766  (la variable n es un número entero cuyo tamaño depende de la cantidad de agua absorbida por el alumbre). En el ámbito de la medicina , la palabra "alumbre" también puede referirse al gel de hidróxido de aluminio utilizado como adyuvante de vacunas . [2]

Historia

Alumbre hallado en yacimientos arqueológicos

El desierto occidental de Egipto fue una fuente importante de sustitutos del alumbre en la antigüedad. Estas evaporitas eran principalmente FeAl
2(ENTONCES
4)
4·22 horas
2Oh , MgAl
2(ENTONCES
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4·22 horas
2O , NaAl(SO
4)
2·6 horas
2O , MgSO
4·7 horas
2O y Al
2(ENTONCES
4)
3·17 horas
2O. [3] [ 4] El antiguo griego Heródoto menciona el alumbre egipcio como un producto valioso en Las Historias . [5]

La producción de alumbre de potasio a partir de alunita está atestiguada arqueológicamente en la isla de Lesbos . [6] El sitio fue abandonado durante el siglo VII d.C., pero se remonta al menos al siglo II d.C. El alumbre nativo de la isla de Melos parece haber sido una mezcla principalmente de alunógeno ( Al
2(ENTONCES
4)
3·17 horas
2O ) con alumbre de potasio y otros sulfatos menores. [7]

Alumen en Plinio y Dioscórides

Una descripción detallada de una sustancia denominada alumen aparece en la Historia Natural del romano Plinio el Viejo . [8]

Comparando la descripción de Plinio con la de Dioscórides sobre la estipteria (στυπτηρία) , [9] resulta evidente que ambas son idénticas. Plinio nos informa de que en la tierra se encontró una forma de alúmina de forma natural, y la denomina salsugoterrae .

Plinio escribió que las diferentes sustancias se distinguían con el nombre de alumbre , pero todas se caracterizaban por un cierto grado de astringencia , y todas se empleaban para teñir y como medicina. Plinio escribió que hay otro tipo de alumbre que los antiguos griegos llaman esquisto , y que "se divide en filamentos de un color blanquecino". [8] Del nombre esquisto y el modo de formación, parece que este tipo era la sal que se forma espontáneamente en ciertos minerales salados, como la pizarra de alumbre y el esquisto bituminoso , y se compone principalmente de sulfatos de hierro y aluminio. [ cita requerida ] Un tipo de alumbre era un líquido, que era propenso a 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 II en agua; una solución de alumbre común (potasio) no poseería tal propiedad. La contaminación con sulfato de hierro era muy detestable, ya que oscurecía y opacaba los colores de los tintes. En algunos lugares, es posible que faltara el sulfato de hierro, por lo que la sal sería blanca y, según Plinio, sería adecuada para teñir colores brillantes.

Plinio describe otros tipos de alúmina, pero no está claro cuáles son estos minerales. Por lo tanto, la alúmina de los antiguos no siempre era alumbre de potasio, ni siquiera un sulfato de aluminio alcalino. [10] : 766–767 

El alumbre descrito en textos medievales

Tanto el alumbre como el vitriolo verde (sulfato de hierro) tienen un sabor dulce y astringente, y sus usos se superponen. Por lo tanto, a lo largo de la Edad Media , los alquimistas y otros escritores no parecen haber distinguido las dos sales con precisión. En los escritos de los alquimistas encontramos las palabras misy , sory y chalcanthum aplicadas a cualquiera de los dos compuestos; y el nombre atramentum sutorium , que uno podría esperar que perteneciera exclusivamente al vitriolo verde, aplicado indiscriminadamente a ambos. [ cita requerida ]

El alumbre era el mordiente (sustancia utilizada para fijar los tintes en los tejidos) más común utilizado por la industria de los tintes, especialmente en los países islámicos, durante la Edad Media . Era el principal producto de exportación de la región del Chad , desde donde se transportaba a los mercados de Egipto y Marruecos , y luego a Europa . Se encontraron fuentes menos significativas en Egipto y Yemen . [11]

La comprensión moderna de los exalumnos

A principios de la década de 1700, GE Stahl afirmó que la reacción del ácido sulfúrico con piedra caliza producía una especie de alumbre. [12] [a] [b] [13] El error fue corregido rápidamente por Johann Heinrich Pott y Andreas Sigismund 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 tiza , y es uno de los ingredientes de la arcilla común . [14] [c] [15] : 41–66 

Marggraf también demostró que se pueden obtener cristales perfectos con propiedades de alumbre disolviendo alúmina en ácido sulfúrico y añadiendo potasa o amoníaco a la solución concentrada. [10] : 766  [15] : 31–40  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. [16] [d] [10] : 766 

La composición del alumbre común fue determinada finalmente por Louis Vauquelin en 1797. Tan pronto como Martin Klaproth descubrió la presencia de potasio en la leucita y la lepidolita , [17] [18] [e] Vauquelin demostró que el alumbre común es una sal doble , compuesta de ácido sulfúrico, alúmina y potasa. [19] En el mismo volumen de la revista, Chaptal publicó el análisis de cuatro tipos diferentes de alumbre, a saber, alumbre romana, alumbre de Levante, alumbre británica y un alumbre fabricado por él mismo, [20] confirmando el resultado de Vauquelin . [10]

Producción

Algunos alumbres se presentan como minerales, siendo el más importante la alunita .

Los alumbres más importantes (potasio, sodio y amonio) se producen industrialmente. Las recetas típicas implican la combinación de sulfato de aluminio y el catión monovalente sulfato. [21] El sulfato de aluminio se obtiene generalmente tratando minerales como el esquisto de alumbre , la bauxita y la criolita con ácido sulfúrico. [10] : 767 

Tipos

Cristal de alumbre de potasio.

Los alumbres a base de aluminio se denominan así por el catión monovalente. A diferencia de otros metales alcalinos , el litio no forma alumbres, hecho que se atribuye al pequeño tamaño de su ion.

Los exalumnos más importantes son

Propiedades químicas

Los alumbres a base de aluminio tienen varias propiedades químicas comunes. Son solubles en agua , tienen un sabor dulce, reaccionan como ácidos convirtiendo el tornasol azul en rojo y cristalizan en octaedros regulares . En los alumbres, cada ion metálico está rodeado por seis moléculas de agua. Cuando se calientan, se licúan y, si se continúa calentando, el agua de cristalización se elimina, la sal forma espuma y se hincha y, por último, queda un polvo amorfo. [10] : 766  Son astringentes y ácidos.

Estructura cristalina

Los alumbres cristalizan en una de tres estructuras cristalinas diferentes. Estas clases se denominan alumbres α, β y γ. Las primeras estructuras cristalinas de rayos X de los alumbres fueron descritas en 1927 por James M. Cork y Lawrence Bragg , y se utilizaron para desarrollar la técnica de recuperación de fase de reemplazo isomorfo . [22]

Solubilidad

La solubilidad de los distintos alumbres en agua varía mucho: el alumbre de sodio es fácilmente soluble en agua, mientras que los alumbres de cesio y rubidio son apenas solubles. Las distintas solubilidades se muestran en la siguiente tabla. [10] : 767 

A temperatura T , 100 partes de agua disuelven:

yoAlumbre de amonio
Alumbre de potasio
Alumbre de rubidio
Alumbre de cesio
0 °C2.623,900,710,19 0
10 °C4,509.521.090,29 0
50 °C15,9 044.114,981.235
80 °C35,20134,4721.605.29 0
100 °C70,83357,48··· ··· 

Usos

Los alumbres a base de aluminio se han utilizado desde la antigüedad y siguen siendo importantes para 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 el teñido y en el curtido . Todavía se utiliza ampliamente en el tratamiento del agua , en medicina, en cosméticos (en desodorantes ), en la preparación de alimentos (en levaduras y encurtidos ) y para hacer ignífugos papeles y telas.

El alumbre también se utiliza como hemostático , en lápices hemostáticos disponibles en farmacias, o como bloque de alumbre, disponible en peluquerías y tiendas de ropa para caballeros, para detener el sangrado de los cortes del afeitado; [23] y como astringente . Un bloque de alumbre se puede utilizar directamente como desodorante sin perfume (antitranspirante), y el alumbre mineral sin procesar se vende precisamente para ese propósito en los bazares indios. En todo el sudeste asiático insular , 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 suelen molerse hasta convertirlos en un polvo fino antes de su uso. [24] [25] [ se necesita una mejor fuente ]

Durante el siglo XIX, el alumbre se utilizaba junto con otras sustancias, como el yeso de París, para adulterar ciertos productos alimenticios, en particular el pan. Se utilizaba para hacer que la harina de menor calidad pareciera más blanca, lo que permitía a los productores gastar menos en harina más blanca. Como retenía agua, hacía que el pan fuera más pesado, lo que significaba que los comerciantes podían cobrar más por él en sus tiendas. La cantidad de alumbre presente en cada barra de pan podía alcanzar concentraciones que resultaran tóxicas para los humanos y causaran diarrea crónica, lo que podría provocar la muerte de niños pequeños. [26]

El alumbre se utiliza como mordiente en los textiles tradicionales; [27] y en Indonesia y Filipinas , se utilizaban soluciones de tawas , sal , bórax y pigmentos orgánicos para cambiar el color de los adornos de oro . [28] En Filipinas, los babaylan también quemaban cristales de alumbre y los dejaban gotear en una palangana con agua para la adivinación . También se utiliza en otros rituales de las religiones animistas anito de las islas. [29] [30] [31] [32]

Para el arte tradicional japonés , se disolvía alumbre y cola animal en agua, formando un líquido conocido como dousa ( en japonés :礬水), y se usaba como capa base para el encolado del papel .

Los joyeros y maquinistas utilizan habitualmente el alumbre en forma de sulfato de aluminio y potasio o sulfato de aluminio y amonio en un baño concentrado de agua caliente para disolver las brocas de acero endurecido que se han roto en artículos hechos de aluminio, cobre, latón, oro (de cualquier quilate), plata (tanto esterlina como 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 contiene una pieza de trabajo que tiene una broca atascada, si la broca perdida es lo suficientemente pequeña, a veces se puede disolver o eliminar en cuestión de horas. [33]

Cristal de alumbre cromado.

Muchos metales trivalentes son capaces de formar alumbres. La forma general de un alumbre es XY (SO
4)
2· n  H
2O , donde X es un metal alcalino o amonio , Y es un metal trivalente y n a menudo es 12. El ejemplo más importante es el alumbre de cromo , KCr(SO
4)
2·12 horas
2El O , un sulfato doble cristalino de cromo y potasio, de color violeta oscuro, se utilizaba en el curtido .

En general, los alumbres se forman más fácilmente cuando el átomo de metal alcalino es más grande. Esta regla fue enunciada por primera vez por Locke en 1902, [34] quien descubrió que si un metal trivalente no forma un alumbre de cesio, tampoco lo formará con ningún otro metal alcalino ni con amonio.

Alumbres que contienen selenato

También se conocen alumbres de selenio o selenato que contienen selenio en lugar de azufre en el anión sulfato , lo que hace que el selenato ( SeO2−
4) en cambio. [35] Son agentes oxidantes fuertes .

Alumnos mixtos

Cristal de alumbre con una pequeña cantidad de alumbre de cromo para dar un ligero color violeta .

En algunos casos pueden aparecer soluciones sólidas de alumbres con diferentes cationes monovalentes y trivalentes.

Otros hidratos

Además de los alumbres, que son dodecahidratos, se encuentran sulfatos dobles y selenatos de cationes univalentes y trivalentes con otros grados de hidratación. Estos materiales también pueden denominarse alumbres, incluidos los undecahidratos como la mendocita y la kalinita , los hexahidratos como el guanidinio [ CH
6norte+
3] y dimetilamonio [ (CH
3)2NH+
2] "alumbres", tetrahidratos como la goldichita, monohidratos como el sulfato de talio y plutonio y alumbres anhidras (yavapaiitas). Estas clases incluyen combinaciones de iones diferentes, pero superpuestas.

Otros sulfatos dobles

Un pseudoalumbre es un sulfato doble de fórmula típica X SO
4· Y
2(ENTONCES
4)
3·22 horas
2O , tal que

X es un ion metálico divalente, como el cobalto (wupatkiita), el manganeso ( apjohnita ), el magnesio (pickingerita) o el hierro ( halotrichita o alumbre de pluma), e Y es un ion metálico trivalente. [36]

Sulfatos dobles con la fórmula general X
2ENTONCES
4· Y
2(ENTONCES
4)
3·24 horas
2También se conocen O , donde X es un catión monovalente como sodio , potasio , rubidio , cesio , talio I , amonio o ( NH+
4), metilamonio ( CH
3NUEVA HAMPSHIRE+
3), hidroxilamonio ( HONH+
3) o hidrazinio ( N
2yo+
5) e Y es un ion metálico trivalente, como aluminio , cromo , titanio , manganeso , vanadio , hierro III , cobalto , galio , molibdeno , indio , rutenio , rodio o iridio . [37] También existen 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 sulfato doble de fórmula típica X
2ENTONCES·
4Y ASI QUE
4·6H
2O , donde X es un catión monovalente e Y un ion metálico divalente .

Sulfatos dobles de la composición X
2ENTONCES
4· 2 AÑOS
4, tales que X es un catión monovalente e Y es un ion metálico divalente, se denominan langbeinitas , en honor al sulfato de potasio y magnesio prototípico.

Véase también

Notas al pie

  1. ^ CVII.   Vitriolum, Creta præcipitari potest, ut omissa Metallica sua substantia, aluminosum evadat.
    [107. El ácido sulfúrico [y] la tiza pueden [formar un] precipitado, a medida que su sustancia metálica liberada, el alumbre , se escapa.]
    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 las sales, de que consisten en una tierra sutil íntimamente ligada con agua]
    — GE Stahl (1703) [12]
  2. ^ Wäysenhaus, Halle ... wie aus Kreide und Vitriole-Spiritu, ein rechter Alaun erwächset: ...
    [...como de la tiza y el ácido sulfúrico, surge un verdadero alumbre...]
    —G. E. Stahl (1723) [13]
  3. ^ Concentrirt man bisagragen esta solución gelinde, und läßt sie crystallisiren, so schiessen harte und mercklich adstringente und hinder her etwas süßliche crystallen an, die allen Umständen nach in der Haupt-Sach nichts anders sind als ein formaler Alaun. Esta cubierta está en la física de Chymie von Wichtigkeit. Man hat bishero geglaubt, die Grund-Erde des Alauns sey eine in acido Vitrioli solvirte kalckige ... Erde, ...
    [Por otra parte, si se concentra suavemente esta solución y se deja cristalizar, se forman cristales duros, notablemente astringentes y con un regusto algo dulce, que en cualquier caso no son otra cosa que una forma de alumbre. Este descubrimiento es de importancia para la química. Hasta ahora se había creído que la tierra fundamental del alumbre era una tierra calcárea... disuelta en ácido sulfúrico...]
    — J. H. Pott (1746) [14]
  4. ^ Después de reconocer que Marggraf había notado que la potasa hacía que el alumbre cristalizara a partir de una solución de alúmina y ácido sulfúrico, Bergman agrega
    "Notatu quoque dignum est, quod hoc cristallisationis obstaculum alcali volatili aeque tollatur, non vero alkali minerali et calce".
    [También es significativo que mediante el uso del álcali volátil ( es decir, amoníaco ) este obstáculo a la cristalización se elimina de manera similar, pero no [en los casos del] álcali mineral].
    ( es decir, carbonato de sodio y cal ).
    —Bergman (1767) [16]
  5. ^ "Por el contrario, me sorprendí de manera inesperada al descubrir en ella otra parte constituyente, consistente en una sustancia cuya existencia, ciertamente, nadie habría conjeturado dentro de los límites del reino mineral... Esta parte constituyente de la leucita... no es otra que la potasa , que, hasta ahora, se ha considerado perteneciente exclusivamente al reino vegetal , y, por esta razón, se ha llamado álcali vegetal .
    Este descubrimiento, que considero de gran importancia, no puede dejar de ocasionar cambios considerables en los sistemas de la historia natural..." — MH Klaproth (1801) [18]

Referencias

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  • Medios relacionados con Alum en Wikimedia Commons
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