كبريتات الألومنيوم (AL2 (SO4) 3): التركيب ، الاستخدامات ، السمية - كيمياء - 2026

و كبريتات الألومنيوم هو الملح الألومنيوم غير العضوية من صيغة وو ₂ (SO ₄) _3، عادة ما ينظر إليها باعتبارها لامعة بلورات صلبة بيضاء. سيتأثر لون المركب بتركيز الحديد وأي شوائب أخرى. هناك نوعان رئيسيان من كبريتات الألومنيوم: أ و ب.

تُظهر الصورة السفلية بلورات بيضاء من كبريتات الألومنيوم المميهة. يمكن ملاحظة غياب الألوان البنية ، مما يدل على وجود أيونات الحديد داخل الشبكة البلورية.

المصدر: مارتن ووكر عبر ويكيميديا ​​كومنز

كبريتات الألومنيوم هي ملح شديد الذوبان في الماء ومن النادر في الطبيعة أن تجدها في شكلها اللامائي. عادة ما يتم ترطيبه على شكل أوكتاديكاهيدراتي كبريتات الألومنيوم أو سداسي هيدرات.

وبالمثل ، يمكن أن تشكل أملاح مزدوجة مع البوتاسيوم ، ومع الأمونيوم ، وهي مركبات تعرف باسم الشب. قد يكون هذا جزئيًا بسبب تقارب الماء داخل الهيدرات للاحتفاظ بأيونات أخرى غير الألومنيوم.

يمكن تكسير كبريتات الألومنيوم بفعل الماء إلى هيدروكسيد الألومنيوم وحمض الكبريتيك. سمحت هذه الخاصية باستخدامها كمحمض للتربة.

كما أنه مركب سام ، خاصة عند ملامسته للغبار. ومع ذلك ، فإنه يحتوي على عدد لا حصر له من الاستخدامات والتطبيقات ، بدءًا من تنقية المياه بطريقة التخثر ، من خلال استخدامه في الصناعات المختلفة ، إلى استخدامه للأغراض العلاجية.

بناء

المصدر: غابرييل بوليفار

كبريتات الألومنيوم لديها نسبة اثنين من آل ³⁺ الكاتيونات لكل ثلاثة SO ₄ ^2- الأنيونات (الصورة العليا)، وهو ما يمكن ملاحظته مباشرة في الصيغة الكيميائية آل ₂ (SO ₄) ₃.

لاحظ أن Al ³⁺ لونه رمادي ، بينما SO ₄ ^2- أصفر (بسبب ذرة الكبريت) وأحمر (بسبب ذرات الأكسجين).

يتوافق الهيكل المصور مع الشكل اللامائي لـ Al ₂ (SO ₄) ₃ ، حيث لا يتفاعل جزيء الماء مع الأيونات. ومع ذلك ، في هيدراته ، يمكن جذب الماء بواسطة المراكز الإيجابية لـ Al ³⁺ ، أو بواسطة رباعي السطوح السالب لـ SO ₄ ^2- عن طريق روابط الهيدروجين (HOH- O-SO ₃ ^2-).

Al ₂ (SO ₄) ₃ 18H ₂ O ، على سبيل المثال ، يحتوي على 18 جزيء ماء في بنيته الصلبة. قد يكون بعضهم على اتصال مباشر بـ Al ³⁺ أو SO ₄ ^2-. بمعنى آخر: يمكن أن تحتوي كبريتات الألومنيوم على مياه تنسيق داخلية أو خارجية.

وبالمثل ، يمكن أن يستضيف هيكلها كاتيونات أخرى مثل Fe ³⁺ و Na ⁺ و K ⁺ وما إلى ذلك. ولكن من أجل هذا ، فإن وجود المزيد من الأنيونات SO ₄ ² ضروري. لماذا؟ لتحييد الزيادة في الشحنات الموجبة بسبب الشوائب المعدنية.

يمكن أن تحتوي كبريتات الألومنيوم على العديد من الهياكل ، على الرغم من أن هيدراتها تميل إلى اعتماد النظام البلوري أحادي الميل.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

مظهر خارجي

يحدث كمادة صلبة مع بلورات بيضاء لامعة أو حبيبات أو مسحوق.

الوزن الجزيئي الغرامي

342.31 جم / مول (لا مائي).

رائحة

إنه عديم الرائحة

المذاق

نكهة حلوة معتدلة القابض.

نقطة الانصهار

شكل لا مائي 770 درجة مئوية (86.5 درجة مئوية شكل ثماني الهيدرات)

الذوبان في الماء

31.2 جم / 100 مل عند 0 درجة مئوية ؛ 36.4 جم / 100 مل عند 20 درجة مئوية و 89 جم / 100 مل عند 100 درجة مئوية.

كثافة

2.67 إلى 2.71 جم / سم ³.

الذوبان

قليل الذوبان في الكحول الإيثيلي.

ضغط البخار

في الأساس صفر.

المزيد

مستقر في الهواء.

تقسيم

عند تسخينها ، حول نقطة انصهارها ، يمكن أن تتحلل ، وتنبعث منها أكسيد الكبريت ، وهو غاز سام.

تآكل

حلول كبريتات الألومنيوم تآكل الألمنيوم. كما يمكن أن يتسبب المركب في تآكل المعادن في وجود الرطوبة.

pKa

3.3 إلى 3.6. ويكون الرقم الهيدروجيني له 2.9 أو أكثر في محلول مائي بنسبة 5٪.

ما هو (الاستخدامات)

تخثر أو تلبد الماء

- عند مزجها بالماء (شرب أو تقديم أو إهدار) ، تنتج كبريتات الألومنيوم هيدروكسيد الألومنيوم ، والذي يشكل معقدات مع المركبات والجزيئات في المحلول ، مما يسرع عملية ترسيبها ، والتي في حالة عدم المعالجة بكبريتات الألومنيوم سوف يستغرق وقتا طويلا.

- تستخدم كبريتات الألومنيوم أيضًا لتنظيف مياه حمامات السباحة ، مما يجعلها أكثر جاذبية للاستخدام.

- من خلال استخدام كبريتات الألومنيوم يتم الحصول على مياه خالية من التعكر واللون مما يزيد من قابليتها للشرب من خلال تسهيل تنظيف المياه. لسوء الحظ ، يمكن أن تؤدي طريقة التنقية هذه إلى زيادة تركيز الألمنيوم في الماء بشكل طفيف.

- الألمنيوم معدن شديد السمية يتراكم في الجلد والدماغ والرئتين مسبباً اضطرابات خطيرة. بالإضافة إلى ذلك ، من غير المعروف الوظيفة التي تؤديها في الكائنات الحية.

يشترط الاتحاد الأوروبي ألا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به للألمنيوم في الماء 0.2 مجم / لتر. وفي الوقت نفسه ، تطلب وكالة حماية البيئة الأمريكية ألا يتجاوز الحد الأقصى لتلوث المياه بالألمنيوم 0.05-0.2 ملغم / لتر.

- تسمح معالجة المياه المستعملة أو مياه الصرف الصحي بكبريتات الألمنيوم بإزالة الفوسفور أو تقليله اقتصاديًا.

استخدم كحبر لاذع وفي صناعة الورق

- تم استخدام كبريتات الألمنيوم كمواد ملوّنة أو أحبار ، مما يساعد على التثبيت على المواد المراد صبغها. يعود سبب التثبيت إلى Al (OH) ₃ ، الذي يتعاون تناسقه الجيلاتيني مع امتصاص الأصباغ على المنسوجات.

- على الرغم من أنه قد تم استخدامه منذ حوالي 2000 قبل الميلاد للغرض الموصوف ، إلا أن الأصباغ العضوية فقط تتطلب مواد. من ناحية أخرى ، لا تتطلب الملونات الاصطناعية أن يقوم المورّدون بعملهم.

- تم إبعاده عن صناعة الورق ولكنه مازال يستخدم في إنتاج لب الورق. يزيل الشوائب ، كما أنه يستخدم لربط المواد وتحييد الشحنات ومعايرة الصنوبري.

الاستخدامات الصناعية

- يستخدم في صناعة البناء من أجل تسريع عملية تثبيت الخرسانة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في العزل المائي للمنشآت.

- في صناعة الصابون والدهون يستخدم في انتاج الجلسرين.

- يستخدم في صناعة النفط في إنتاج المحفزات التركيبية التي يستخدمونها أثناء تشغيلهم.

- يستخدم في صناعة الأدوية كمادة قابضة في تحضير الأدوية ومستحضرات التجميل.

- يشارك في صنع الملونات مثل القرمزي. كما أنه يستخدم كملون في صناعة المطاط الصناعي الستايرين بوتادين.

- في صناعة السكر يستخدم كمنقي لدبس قصب السكر.

- يستخدم في صناعة مزيلات العرق. لماذا ا؟ لأنه يتسبب في تضييق قنوات الغدد العرقية ، وبالتالي يحد من تراكم العرق ، وهو وسيط ضروري لنمو البكتيريا المسببة للرائحة.

- يستخدم في دباغة الجلود وهي عملية ضرورية لاستخدامه. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في صناعة الأسمدة.

- يستخدم كمادة مضافة في تحضير الدهانات والمواد اللاصقة ومانعات التسرب وكذلك منتجات التنظيف والعناية بالأثاث.

الاستخدامات الطبية والعلاجية

- كبريتات الالومنيوم مساعد مناعي. لذلك ، فإنه يؤدي وظيفة معالجة المستضدات بطريقة أنه عندما يتم إطلاقها في موقع عملها ، فإنها تنتج إنتاجًا أكبر من الأجسام المضادة للمستضدات التي تم تلقيحها.

-مساعد فريند و BCG ، بالإضافة إلى المواد المساعدة الأخرى ، بما في ذلك المواد الذاتية مثل الإنترلوكينات ، غير محددة للمستضدات ، مما يسمح بزيادة نصف قطر العمل المناعي. وقد سمح ذلك بتطوير لقاحات ضد العديد من الأمراض.

- سمح تأثير تجلط الدم لكبريتات الألومنيوم بالقضاء على العديد من الفيروسات في المياه المعالجة ، من بين أمور أخرى: Q beta و MS2 و T4 و P1. وتشير النتائج إلى أن معالجة الماء بكبريتات الألومنيوم ينتج عنه تثبيط مثل هذه الفيروسات.

- تستخدم كبريتات الألمنيوم على شكل عصا أو مسحوق في علاج الجروح السطحية الصغيرة أو السحجات الناتجة عند الحلاقة.

- يستخدم في صناعة أسيتات الألمنيوم وهو مركب يستخدم في علاج بعض أمراض الأذن. كما تم استخدامه ، دون نجاح كبير ، للتخفيف من عواقب لسعات النمل الناري.

- تستخدم محاليل كبريتات الالومنيوم بتركيز 5٪ الى 10٪ فى المعالجة الموضعية للقرح التى تسمح بالتحكم فى افرازاتها.

- يعمل التأثير القابض لكبريتات الألومنيوم على تضييق الطبقات السطحية للجلد وتخثر البروتينات والتئام الجروح

استخدامات اخرى

- تساعد كبريتات الألمنيوم في السيطرة على النمو المفرط للطحالب في البرك والبحيرات والجداول. كما أنها تستخدم في القضاء على الرخويات ، من بين أمور أخرى البزاقة الإسبانية.

- يطبق البستانيون هذا المركب لتحمض التربة القلوية. عند ملامستها للماء ، تتحلل كبريتات الألومنيوم إلى هيدروكسيد الألومنيوم وتخفف حمض الكبريتيك. ثم يترسب هيدروكسيد الألومنيوم تاركًا حمض الكبريتيك في محلول.

- يتم تصور تحمض التربة بسبب حامض الكبريتيك بطريقة إبداعية للغاية ، بسبب وجود نبات يسمى Hydrangea ، يتحول لون أزهاره إلى اللون الأزرق في وجود تربة حمضية ؛ أي أنها حساسة وتستجيب للتغيرات في درجة الحموضة.

- تستخدم كبريتات الالومنيوم في انتاج رغوة لمكافحة الحرائق والسيطرة عليها. كيف؟ يتفاعل مع بيكربونات الصوديوم، والإفراج CO ₂. يمنع هذا الغاز وصول O ₂ إلى موقع حرق المواد ؛ وبالتالي وقف إطلاق النار الذي كان يتطور.

إنتاج كبريتات الألومنيوم

يتم تصنيع كبريتات الألومنيوم عن طريق تفاعل مركب غني بالألمنيوم ، مثل معدن البوكسيت ، مع حمض الكبريتيك عند درجات حرارة مرتفعة. تمثل المعادلة الكيميائية التالية التفاعل:

آل ₂ O ₃ + H ₂ SO ₄ -> Al ₂ (SO ₄) ₃ + 3 H ₂ O

يمكن أيضًا تكوين كبريتات الألومنيوم عن طريق تفاعل معادلة بين هيدروكسيد الألومنيوم وحمض الكبريتيك ، وفقًا للتفاعل التالي:

2 Al (OH) ₃ + 3 H ₂ SO ₄ + 12 H ₂ O -> Al ₂ (SO ₄) ₃.18H ₂ O

يتفاعل حمض الكبريتيك مع الألومنيوم لتكوين كبريتات الأمونيوم وإطلاق جزيئات الهيدروجين كغاز. رد الفعل محدد على النحو التالي:

2 Al + 3 H ₂ SO ₄ ---–> Al ₂ (SO ₄) ₃ + 3 H ₂

أنواع

تصنف كبريتات الألومنيوم إلى نوعين: النوع أ والنوع ب. في كبريتات الألمنيوم من النوع أ ، تكون المواد الصلبة بيضاء اللون ويكون تركيز الحديد فيها أقل من 0.5٪.

في كبريتات الألومنيوم من النوع ب ، تكون المواد الصلبة ذات لون بني ولها تركيز حديد أقل من 1.5٪.

هناك صناعات تنتج كبريتات الألومنيوم لها معايير مختلفة لتصنيفها. وهكذا ، أبلغت الصناعة عن إعدادها من كبريتات الألومنيوم من النوع A بتركيز أقصى قدره 0.1 ٪ من الحديد كأكسيد الحديديك. بينما بالنسبة للنوع B فهي تشير إلى تركيز حديد أقصى قدره 0.35٪.

تسمم

- كبريتات الألمنيوم مركب يمارس تأثيره السام من خلال ملامسته للغبار ، مما يسبب تهيج الجلد ، وفي حالات الاحتكاك المتكرر بالتهاب الجلد.

- يسبب تهيجاً شديداً للعيون بل يسبب إصابات دائمة.

- يسبب استنشاقه تهيجا في الأنف والحلق مما يسبب السعال وبحة في الصوت.

- يسبب ابتلاعه تهيج المعدة والغثيان والقيء.

- هناك تأثيرات سامة ، على الرغم من أنها ليست مباشرة بسبب كبريتات الألومنيوم ، إلا أنها ناجمة بشكل غير مباشر عن استخدامها. هذه هي حالة بعض التأثيرات السامة للألمنيوم ، الناتجة عن استخدام كبريتات الألومنيوم في تنقية المياه.

- المرضى الذين يتم غسيل الكلى بشكل مزمن باستخدام الأملاح المحضرة في المياه النقية ، من خلال استخدام كبريتات الألومنيوم ، يعانون من اضطرابات صحية شديدة. تشمل هذه الاضطرابات فقر الدم ، والخرف لغسيل الكلى ، وزيادة أمراض العظام.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2018). كبريتات الألومنيوم. مأخوذة من: en.wikipedia.org
2. اريس الصناعية. محلول كبريتات الألومنيوم من النوع A و B. مأخوذ من: aris.com.pe
3. كريستوفر بويد. (9 يونيو 2014). أهم الاستخدامات الصناعية لكبريتات الألومنيوم. مأخوذة من: chemservice.com
4. بوبكيم. (2018). كبريتات الألومنيوم اللامائية. مأخوذة من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. كيماويات أنديسيا. (20 أغسطس 2009). ورقة سلامة كبريتات الألومنيوم.. مأخوذة من: andesia.com
6. كتاب كيميائي. (2017). كبريتات الألومنيوم. مأخوذة من: chemicalbook.com