Квасцы ( / ˈ æ l ə m / ) — тип химического соединения , обычно гидратированная двойная сульфатная соль алюминия с общей формулой X Al ( SO
4)
2·12 ч.
2O , так что X является одновалентным катионом, таким как калий или аммоний . [1] Само по себе «квасцы» часто относятся к калиевым квасцам с формулой KAl(SO
4)
2·12 ч.
2O. Другие квасцы названы в честь одновалентного иона, например, алюмо-натриевые квасцы и алюмо-аммониевые квасцы .
Название «квасцы» также используется, в более общем смысле, для солей с той же формулой и структурой, за исключением того, что алюминий заменен другим трехвалентным металлическим ионом, таким как хром III , и/или сера заменена другим халькогеном , таким как селен . [1] Наиболее распространенным из этих аналогов являются хромовые квасцы KCr(SO
4)
2·12 ч.
2О .
В большинстве отраслей промышленности название «квасцы» (или «квасцы для производителей бумаги») используется для обозначения сульфата алюминия , Al
2 (ТАК
4)
3· н Н
2O , который используется для большинства промышленных флокуляций [1] : 766 (переменная n — это целое число, размер которого зависит от количества воды, поглощенной квасцами). В медицине слово «квасцы» может также относиться кгелю гидроксида алюминия , используемому в качестве адъюванта вакцины . [2]
Западная пустыня Египта была основным источником заменителей квасцов в древности. Эти эвапориты были в основном FeAl
2(ТАК
4)
4·22 ч.
2О , MgAl
2(ТАК
4)
4·22 ч.
2O , NaAl(SO
4)
2·6 ч
2O , MgSO4
4·7H
2О и Эл
2(ТАК
4)
3·17 ч.
2О. [ 3 ] [4] Древнегреческий
Геродот упоминает египетские квасцы как ценный товар в «Историях» . [5]
Производство калиевых квасцов из алунита археологически подтверждено на острове Лесбос . [6]
Место было заброшено в 7 веке н. э., но датируется по крайней мере 2 веком н. э. Самородные квасцы с острова Мелос , по-видимому, представляли собой смесь в основном алуногена ( Al
2(ТАК
4)
3·17 ч.
2O ) с калиевыми квасцами и другими второстепенными сульфатами. [7]
Подробное описание вещества, называемого квасцами, встречается в «Естественной истории » римского писателя Плиния Старшего . [8]
Сравнивая описание Плиния с описанием стиптерии (στυπτηρία), данным Диоскоридом , [9] становится очевидным, что эти два явления идентичны. Плиний сообщает нам, что форма квасцов была найдена в земле естественным образом, и называет ее salsugoterrae .
Плиний писал, что разные вещества различаются по названию алюмин , но все они характеризуются определенной степенью терпкости и все используются для окрашивания и медицины. Плиний писал, что есть еще один вид квасцов, который древние греки называют schiston , и который «расщепляется на нити беловатого цвета». [8] Из названия schiston и способа образования, кажется, что этот вид был солью, которая образуется спонтанно на некоторых соленых минералах, таких как квасцовый сланец и битуминозный сланец , и состоит в основном из сульфатов железа и алюминия. [ необходима цитата ] Один вид квасцов был жидкостью, которая была склонна к фальсификации; но в чистом виде он имел свойство чернеть при добавлении к гранатовому соку. Это свойство , по-видимому, характеризует раствор сульфата железа II в воде; раствор обычных (калиевых) квасцов не будет обладать таким свойством. Загрязнение железным купоросом было крайне нежелательным, так как это затемняло и притупляло цвета красителей. В некоторых местах железного купороса могло не хватать, поэтому соль была белой и подходила, по словам Плиния, для окрашивания в яркие цвета.
Плиний описывает несколько других типов квасцов, но не ясно, что это за минералы. Квасцы древних, таким образом, не всегда были калиевыми квасцами, даже не щелочным сульфатом алюминия. [10] : 766–767
Квасцы и купорос (железный купорос) оба имеют сладковатый и вяжущий вкус, и они имели пересекающиеся применения. Поэтому в Средние века алхимики и другие писатели, похоже, не различали эти две соли точно. В трудах алхимиков мы находим слова misy , sory и chalcanthum, применяемые к обоим соединениям; а название atramentum sutorium , которое, как можно было бы ожидать, принадлежит исключительно купоросу, применялось без разбора к обоим. [ требуется цитата ]
Квасцы были наиболее распространенной протравой (веществом, используемым для закрепления красителей на тканях), используемой в красильной промышленности, особенно в исламских странах, в средние века . Это был основной экспортный товар региона Чад , откуда он транспортировался на рынки Египта и Марокко , а затем в Европу . Менее значительные источники были обнаружены в Египте и Йемене . [11]
В начале 1700-х годов GE Stahl утверждал, что реакция серной кислоты с известняком дает своего рода квасцы. [12] [a] [b] [13] Ошибка была вскоре исправлена Иоганном Генрихом Поттом и Андреасом Сигизмундом Маргграфом , которые показали, что осадок, полученный при выливании щелочи в раствор квасцов, а именно глинозем , совершенно отличается от извести и мела и является одним из ингредиентов обычной глины . [14] [c] [15] : 41–66
Маргграф также показал, что идеальные кристаллы со свойствами квасцов можно получить, растворяя глинозем в серной кислоте и добавляя к концентрированному раствору поташ или аммиак . [10] : 766 [15] : 31–40 В 1767 году Торберн Бергман обнаружил необходимость в сульфатах калия или аммония для превращения сульфата алюминия в квасцы, в то время как натрий или кальций не подходили. [16] [d] [10] : 766
Состав обычных квасцов был окончательно определен Луи Вокленом в 1797 году. Как только Мартин Клапрот обнаружил присутствие калия в лейците и лепидолите , [17] [18] [e] Воклен продемонстрировал, что обычные квасцы представляют собой двойную соль , состоящую из серной кислоты, глинозема и поташа. [19] В том же журнальном томе Шапталь опубликовал анализ четырех различных видов квасцов, а именно римских квасцов, левантийских квасцов, британских квасцов и квасцов, изготовленных им самим, [20] подтвердив результат Воклена . [10]
Некоторые квасцы встречаются в виде минералов, наиболее важным из которых является алунит .
Наиболее важные квасцы – калиевые, натриевые и аммониевые – производятся промышленным способом. Типичные рецепты включают объединение сульфата алюминия и сульфатного одновалентного катиона. [21] Сульфат алюминия обычно получают путем обработки минералов, таких как сланец алюма , боксит и криолит , серной кислотой. [10] : 767
Квасцы на основе алюминия названы по одновалентному катиону. В отличие от других щелочных металлов , литий не образует квасцы; этот факт объясняется малым размером его иона.
Наиболее важными выпускниками являются
Квасцы на основе алюминия имеют ряд общих химических свойств. Они растворимы в воде , имеют сладковатый вкус, реагируют как кислота , превращая синий лакмус в красный, и кристаллизуются в правильные октаэдры . В квасцах каждый ион металла окружен шестью молекулами воды. При нагревании они разжижаются, а если нагревание продолжается, кристаллизационная вода удаляется, соль вспенивается и набухает, и в конце концов остается аморфный порошок. [10] : 766 Они вяжущие и кислые.
Квасцы кристаллизуются в одной из трех различных кристаллических структур. Эти классы называются α-, β- и γ-квасцами. Первые рентгеновские кристаллические структуры квасцов были описаны в 1927 году Джеймсом М. Корком и Лоуренсом Брэггом и были использованы для разработки метода поиска фаз изоморфным замещением . [22]
Растворимость различных квасцов в воде сильно различается, натриевые квасцы легко растворяются в воде, в то время как цезиевые и рубидиевые квасцы растворяются лишь в небольшой степени. Различные растворимости показаны в следующей таблице. [10] : 767
При температуре T в 100 частях воды растворяется:
Квасцы на основе алюминия использовались с древних времен и по-прежнему важны для многих промышленных процессов. Наиболее широко используемые квасцы — это алюмокалиевые квасцы . С древних времен они использовались в качестве флокулянта для осветления мутных жидкостей, в качестве протравы при крашении и дублении . Они по-прежнему широко используются в очистке воды , в медицине, в косметике (в дезодорантах ), для приготовления пищи (в разрыхлителе и травлении ), а также для огнестойкой бумаги и ткани.
Квасцы также используются как кровоостанавливающее средство , в кровоостанавливающих карандашах, доступных в аптеках, или как квасцовый блок, доступный в парикмахерских и магазинах мужской одежды, для остановки кровотечения из порезов от бритья; [23] и как вяжущее средство . Квасцовый блок можно использовать непосредственно как дезодорант без отдушек (антиперспирант), и необработанные минеральные квасцы продаются на индийских базарах именно для этой цели. На всей территории островов Юго-Восточной Азии калиевые квасцы наиболее широко известны как тавас и имеют многочисленные применения. Они используются как традиционный антиперспирант и дезодорант, а также в традиционной медицине для открытых ран и язв. Кристаллы обычно измельчаются в мелкий порошок перед использованием. [24] [25] [ необходим лучший источник ]
В 19 веке квасцы использовались вместе с другими веществами, такими как гипс, для фальсификации некоторых пищевых продуктов, в частности хлеба. Они использовались для того, чтобы сделать муку более низкого сорта более белой, что позволяло производителям тратить меньше на более белую муку. Поскольку они удерживают воду, они делали хлеб тяжелее, а это означало, что торговцы могли бы запрашивать за него больше в своих магазинах. Количество квасцов, присутствующих в каждой буханке хлеба, могло достигать концентраций, которые были бы токсичны для людей и вызывали хроническую диарею, которая могла бы привести к смерти маленьких детей. [26]
Квасцы используются в качестве протравы в традиционных тканях; [27] а в Индонезии и на Филиппинах растворы таваса , соли , буры и органических пигментов использовались для изменения цвета золотых украшений. [28] На Филиппинах кристаллы квасцов также сжигались и капали в таз с водой бабайланом для гадания . Они также используются в других ритуалах в анимистических религиях островов анито . [29] [30] [31] [32]
В традиционном японском искусстве квасцы и животный клей растворялись в воде, образуя жидкость, известную как доуса ( яп .礬水), и использовались в качестве грунтовки для проклейки бумаги .
Квасцы в форме сульфата алюминия и калия или сульфата алюминия и аммония в концентрированной ванне с горячей водой регулярно используются ювелирами и машинистами для растворения закаленных стальных сверл, которые сломались в изделиях из алюминия, меди, латуни, золота (любой пробы), серебра (как стерлингового, так и чистого) и нержавеющей стали. Это связано с тем, что квасцы не вступают в химическую реакцию в какой-либо значительной степени ни с одним из этих металлов, но будут разъедать углеродистую сталь. Когда тепло подается на смесь квасцов, удерживающую деталь, в которой застряло сверло, если потерянное сверло достаточно мало, его иногда можно растворить / удалить в течение нескольких часов. [33]
Многие трехвалентные металлы способны образовывать квасцы. Общая форма квасцов — XY (SO
4)
2· н Н
2O , где X — щелочной металл или аммоний , Y — трехвалентный металл, а n часто равно 12. Наиболее важным примером являются хромовые квасцы , KCr(SO
4)
2·12 ч.
2O , тёмно-фиолетовый кристаллический двойной сульфат хрома и калия, использовался в дублении .
В общем, квасцы образуются легче, когда атом щелочного металла больше. Это правило впервые было сформулировано Локком в 1902 году [34], который обнаружил, что если трехвалентный металл не образует цезиевые квасцы, он не образует квасцы ни с каким другим щелочным металлом, ни с аммонием.
Известны также селеновые или селенатные квасцы , которые содержат селен вместо серы в сульфатном анионе, образуя селенат ( SeO2−
4) вместо этого. [35] Они являются сильными окислителями .
В некоторых случаях могут встречаться твердые растворы квасцов с различными одновалентными и трехвалентными катионами.
В дополнение к квасцам, которые являются додекагидратами, встречаются двойные сульфаты и селенаты одновалентных и трехвалентных катионов с другими степенями гидратации. Эти материалы также могут называться квасцами, включая ундекагидраты, такие как мендоцит и калинит , гексагидраты, такие как гуанидиний [ CH
6Н+
3] и диметиламмоний [ (CH
3)2NH+
2] "квасцы", тетрагидраты, такие как голдичит, моногидраты, такие как сульфат таллия и плутония, и безводные квасцы (явапаиты). Эти классы включают различные, но перекрывающиеся комбинации ионов.
Псевдоквасцы — это двойной сульфат типичной формулы X SO
4· И
2(ТАК
4)
3·22 ч.
2О , такой, что
Двойные сульфаты с общей формулой X
2ТАК
4· И
2(ТАК
4)
3·24 ч.
2Также известны O , где X представляет собой одновалентный катион, такой как натрий , калий , рубидий , цезий , таллий I , аммоний или ( NH+
4), метиламмоний ( CH
3Нью-Гэмпшир+
3), гидроксиламмоний ( HONH+
3) или гидразиний ( N
2ЧАС+
5) и Y представляет собой ион трехвалентного металла, например , алюминия , хрома , титана , марганца , ванадия , железа III , кобальта , галлия , молибдена , индия , рутения , родия или иридия . [37]
Аналогичные селенаты также встречаются. Возможные комбинации одновалентного катиона, трехвалентного катиона и аниона зависят от размеров ионов .
Соль Туттона представляет собой двойной сульфат типичной формулы X
2ТАК·
4Да , так
4·6H
2O , где X — одновалентный катион, а Y — двухвалентный ион металла.
Двойные сульфаты состава X
2ТАК
4·2 года ТАК
4, такие, что X представляет собой одновалентный катион, а Y представляет собой двухвалентный ион металла, называются лангбейнитами , по аналогии с прототипическим сульфатом калия и магния.
Histoire etarchéologie des Mondes chrétiens et musulmans médiévaux» (UMR 5648 du CNRS). Textes des communication en français, anglais, italien, citations en grec ancien, mycénien, espagnol.ISBN 2903189846 ISBN 978-2-903189-84-6 — ISBN могут быть перепутаны с конф. 2003 г., тем же названием, а дата публикации 2015 г. вызывает подозрения.
В Berlegung des Wänsenhauses