Квасцы ( / ˈ æ l ə m / ) — это тип химического соединения , обычно это гидратированная двойная сульфатная соль алюминия с общей формулой X Al(SO
4)
2·12 ч.
2O , такой, что X представляет собой одновалентный катион , такой как калий или аммоний . [1] Само по себе слово «квасцы» часто относится к алюмокалиевым квасцам с формулой KAl(SO
4)
2·12 ч.
2О. _ Другие квасцы названы в честь одновалентного иона, например, натриевые квасцы и алюмоаммонийные квасцы .
Название «квасцы» также используется, в более общем смысле, для солей с той же формулой и структурой, за исключением того, что алюминий заменен другим ионом трехвалентного металла, например хромом III , и/или сера заменена другим халькогеном , например селеном . [1] Наиболее распространенным из этих аналогов являются хромо-алюмоквасцы KCr(SO
4)
2·12 ч.
2О. _
В большинстве отраслей название «квасцы» (или «квасцы бумажного производства») используется для обозначения сульфата алюминия , Al.
2 (ТАК
4)
3· н Ч
2O , который используется для большей части промышленной флокуляции [1] : 766 (переменная n представляет собой целое число, размер которого зависит от количества воды, поглощенной квасцами). В медицине слово «квасцы» может также относиться кгелю гидроксида алюминия , используемому в качестве адъюванта для вакцин . [2]
Западная пустыня Египта была основным источником заменителей квасцов в древности. Эти эвапориты представляли собой преимущественно FeAl.
2(ТАК
4)
4·22 часа
2О , МгАл
2(ТАК
4)
4·22 часа
2О , NaAl(SO
4)
2·6 часов
2О , MgSO
4·7ч
2О и Ал
2(ТАК
4)
3·17 ч.
2О. _ [3] [4]
Древнегреческий Геродот упоминает египетские квасцы как ценный товар в «Истории » . [5]
Производство алюмокалиевых квасцов из алунита археологически подтверждено на острове Лесбос . [6]
Это место было заброшено в 7 веке нашей эры, но датируется, по крайней мере, 2 веком нашей эры. Местные глиноземы с острова Мелос , по-видимому, представляли собой смесь в основном алуногена ( Al
2(ТАК
4)
3·17 ч.
2О ) с алюмокалиевыми квасцами и другими второстепенными сульфатами. [7]
Подробное описание вещества, называемого алюменом , встречается в « Естественной истории» римского Плиния Старшего . [8]
Сравнивая описание Плиния с описанием стиптерии (στυπτηρία), данным Диоскоридом , [9] становится очевидным, что они идентичны. Плиний сообщает нам, что в земле естественным путем была обнаружена форма квасцов , и называет ее salsugoterrae .
Плиний писал, что разные вещества различались под названием алюмен , но все они характеризовались определенной степенью терпкости и все использовались для окрашивания и в медицине. Плиний писал, что существует еще один вид квасцов, который древние греки называли шистоном и который «расщепляется на нити беловатого цвета». [8] Судя по названию сланца и способу образования, кажется, что это была соль, которая спонтанно образуется на некоторых соленых минералах, таких как квасцы и битуминозные сланцы , и состоит в основном из сульфатов железа и алюминия. [ нужна цитация ] Одним из видов квасцов была жидкость, которую можно было фальсифицировать; но в чистом виде он имел свойство чернеть при добавлении в гранатовый сок. Это свойство , по-видимому, характеризует раствор сульфата железа II в воде; раствор обычных (калиевых) квасцов таким свойством не обладал бы. Загрязнение сульфатом железа очень нежелательно, поскольку этот краситель затемняет и тускнеет. В некоторых местах сульфат железа мог отсутствовать, поэтому соль была белой и пригодна, по мнению Плиния, для окрашивания в яркие цвета.
Плиний описывает несколько других типов квасцов, но неясно, что это за минералы. Таким образом, квасцы древних не всегда были калиевыми квасцами и даже щелочным сульфатом алюминия. [10] : 766–767.
Квасцы и зеленый купорос (сульфат железа) имеют сладковатый и вяжущий вкус и имеют перекрывающееся применение. Таким образом, в Средние века алхимики и другие писатели, похоже, не смогли точно различить две соли. В трудах алхимиков мы находим слова misy , sory и chalcanthum , относящиеся к любому из этих соединений; и название atramentum sutorium , которое, как можно было бы ожидать, принадлежало исключительно зеленому купоросу, применялось без разбора к обоим. [ нужна цитата ]
Квасцы были наиболее распространенной протравой (веществом, используемым для закрепления красителей на тканях), используемым в красильной промышленности, особенно в исламских странах, в средние века . Это был основной экспорт региона Чад , откуда его транспортировали на рынки Египта и Марокко , а затем в Европу . Менее значительные источники были обнаружены в Египте и Йемене . [11]
В начале 1700-х годов Г. Э. Шталь утверждал, что реакция серной кислоты с известняком дает своего рода квасцы. [12] [a] [b] [13] Ошибку вскоре исправили Иоганн Генрих Потт и Андреас Сигизмунд Маргграф , которые показали, что осадок , полученный при вливании щелочи в раствор квасцов, а именно глинозема , весьма отличается от известь и мел и являются одним из ингредиентов обычной глины . [14] [в] [15] : 41–66
Маргграф также показал, что идеальные кристаллы со свойствами квасцов можно получить, растворив глинозем в серной кислоте и добавив в концентрированный раствор поташ или аммиак . [10] : 766 [15] : 31–40 В 1767 году Торберн Бергман заметил необходимость сульфатов калия или аммония для превращения сульфата алюминия в квасцы, в то время как натрий или кальций не подходили. [16] [д] [10] : 766
Окончательно состав обыкновенных квасцов определил Луи Воклен в 1797 году. Как только Мартин Клапрот обнаружил присутствие калия в лейците и лепидолите , [17] [18] [e] Воклен продемонстрировал, что обыкновенные квасцы представляют собой двойную соль , состоящую из серная кислота, глинозем и поташ. [19] В том же журнале Шапталь опубликовал анализ четырех различных видов квасцов, а именно римских квасцов, левантских квасцов, британских квасцов и квасцов, произведенных им самим, [20] подтвердив результат Воклена . [10]
Некоторые квасцы встречаются в виде минералов, наиболее важным из которых является алунит .
Важнейшие квасцы — калиевые, натриевые и аммониевые — производятся промышленным способом. Типичные рецепты включают сочетание сульфата алюминия и одновалентного катиона сульфата. [21] Сульфат алюминия обычно получают путем обработки серной кислотой таких минералов, как квасцы , боксит и криолит . [10] : 767
Квасцы на основе алюминия названы по одновалентному катиону. В отличие от других щелочных металлов , литий не образует квасцов; этот факт объясняется малым размером его иона.
Наиболее важными выпускниками являются
Квасцы на основе алюминия обладают рядом 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 при продолжении нагревания кристаллизационная вода отгоняется, соль пенится и набухает и, наконец, 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 использовались для разработки метода фазового поиска изоморфного замещения . [22]
Растворимость различных квасцов в воде сильно различается: натриевые квасцы легко растворимы в воде, тогда как квасцы цезия и рубидия растворимы лишь слабо. Различные растворимости показаны в следующей таблице. [10] : 767
При температуре Т 100 частей воды растворяют:
Квасцы на основе алюминия использовались с древности и до сих пор играют важную роль во многих промышленных процессах. Наиболее широко используемые квасцы — алюмокалиевые квасцы . С древности его использовали в качестве флокулянта для осветления мутных жидкостей, в качестве протравы при крашении и дублении . Он до сих пор широко используется при очистке воды , в медицине, косметике (в дезодорантах ), для приготовления пищи (в разрыхлителях и травлениях ), а также для изготовления огнестойкой бумаги и ткани.
Квасцы также используются в качестве кровоостанавливающего средства в кровоостанавливающих карандашах, которые можно приобрести в аптеках, или в качестве квасцового блока, который можно приобрести в парикмахерских и магазинах мужской одежды, чтобы остановить кровотечение из порезов после бритья; [23] и как вяжущее средство . Блок квасцов можно использовать непосредственно в качестве дезодоранта (антиперспиранта) без отдушек, а необработанные минеральные квасцы продаются на индийских базарах именно для этой цели. На всей территории Юго-Восточной Азии алюмокалиевые квасцы наиболее широко известны как тава и имеют множество применений. Его используют как традиционный антиперспирант и дезодорант, а также в народной медицине при открытых ранах и язвах. Перед использованием кристаллы обычно измельчают в мелкий порошок. [24] [25]
В 19 веке квасцы использовались вместе с другими веществами, такими как парижский гипс, для фальсификации некоторых пищевых продуктов, особенно хлеба. Его использовали для того, чтобы мука более низкого качества выглядела белее, что позволяло производителям тратить меньше средств на более белую муку. Поскольку он удерживает воду, хлеб становится тяжелее, а это означает, что торговцы могут брать за него больше в своих магазинах. Количество квасцов, присутствующих в каждой буханке хлеба, может достигать токсичной для человека концентрации и вызывать хроническую диарею, которая может привести к смерти маленьких детей. [26]
Квасцы используются в качестве протравы в традиционном текстиле; [27] , а в Индонезии и на Филиппинах для изменения цвета золотых украшений использовались растворы таваса , соли , буры и органических пигментов . [28] На Филиппинах бабайлан также сжигал кристаллы квасцов и позволял им капать в таз с водой для гадания . Он также используется в других ритуалах анимистических анито- религий островов. [29] [30] [31] [32]
В традиционном японском искусстве квасцы и клей животного происхождения растворяли в воде, образуя жидкость, известную как доуса ( яп .礬水), и использовали в качестве грунтовки для проклейки бумаги .
Квасцы в виде калийно-алюминиевого сульфата или аммонийно-алюминиевого сульфата в концентрированной ванне с горячей водой регулярно используются ювелирами и машинистами для растворения отломившихся сверл из закаленной стали в изделиях из алюминия, меди, латуни, золота (любой карат). ), серебро (как стерлинговое, так и чистое) и нержавеющая сталь. Это связано с тем, что квасцы не вступают в какую-либо химическую реакцию ни с одним из этих металлов, но вызывают коррозию углеродистой стали. Когда нагревание применяется к смеси квасцов, в которой находится заготовка, в которой застряло сверло, и если потерянное сверло достаточно маленькое, иногда его можно растворить / удалить в течение нескольких часов. [33]
Многие трехвалентные металлы способны образовывать квасцы. Общая форма квасцов — XY (SO
4)
2· н Ч
2O , где X — щелочной металл или аммоний , Y — трехвалентный металл, а n часто равно 12. Наиболее важным примером являются хромо-алюминиевые квасцы , KCr(SO
4)
2·12 ч.
2O , темно-фиолетовый кристаллический двойной сульфат хрома и калия, использовался при дублении .
Как правило, квасцы образуются легче, если атом щелочного металла больше. Впервые это правило было сформулировано Локком в 1902 году [34] , который обнаружил, что если трехвалентный металл не образует цезиевых квасцов, он не будет образовывать квасцы ни с каким другим щелочным металлом, ни с аммонием.
Также известны селеновые или селенатные квасцы , которые содержат селен вместо серы в сульфат -анионе, образуя селенат ( SeO2−
4) вместо. [35] Они являются сильными окислителями .
В ряде случаев могут встречаться твердые растворы квасцов с различными одновалентными и трехвалентными катионами.
Помимо квасцов, представляющих собой додекагидраты, встречаются двойные сульфаты и селенаты одновалентных и трехвалентных катионов с другими степенями гидратации. Эти материалы также могут называться квасцами, включая ундегидраты, такие как мендоцит и калинит , и гексагидраты, такие как гуанидиний [ CH
6Н+
3] и диметиламмоний [ (CH
3)2NH+
2] «квасцы», тетрагидраты, такие как голдичит, моногидраты, такие как сульфат таллия-плутония, и безводные квасцы (явапаииты). Эти классы включают различные, но перекрывающиеся комбинации ионов.
Псевдоалюмоквасцы представляют собой двойной сульфат типичной формулы X SO.
4· Да
2(ТАК
4)
3·22 часа
2О , такой, что
Двойные сульфаты общей формулы X
2ТАК
4· Да
2(ТАК
4)
3·24 часа
2Также известны O , где X представляет собой одновалентный катион , такой как натрий , калий , рубидий , цезий , таллий I , аммоний или ( NH+
4), метиламмоний ( CH
3Нью-Хэмпшир+
3), гидроксиламмоний ( HONH+
3) или гидразиний ( N
2ЧАС+
5) и Y представляет собой ион трехвалентного металла, такого как алюминий , хром , титан , марганец , ванадий , железо III , кобальт , галлий , молибден , индий , рутений , родий или иридий . [37] Встречаются также
аналогичные селенаты . Возможные комбинации одновалентного катиона, трехвалентного катиона и аниона зависят от размеров ионов .
Соль Туттона представляет собой двойной сульфат типичной формулы X.
2ТАК·
4ДА ТАК
4·6ч
2O , где X — одновалентный катион, а Y — ион двухвалентного металла.
Двойные сульфаты состава X
2ТАК
4·2 года так
4, такие, что X представляет собой одновалентный катион, а Y представляет собой ион двухвалентного металла, называются лангбейнитами , в честь прототипа сульфата калия-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 — номера ISBN могут быть перепутаны с конференцией 2003 года с тем же названием и публикацией 2015 года. дата сомнительная.
В Berlegung des Wänsenhauses