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 заметил 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 , окрашивая синий лакмус в красный цвет, 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] [ требуется 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 мука более низкого сорта выглядела белее, что позволяло производителям тратить меньше на более белую муку. Поскольку они удерживают воду, они делали хлеб тяжелее, а это означало, что торговцы могли бы брать 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, содержащую 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