Вікіпедія

Галуни

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Галун.

Галуни (квасці) — це тип хімічних сполук, як правило, гідратована подвійна сульфатна сіль алюмінію із загальною формулою XAl(SO
4)
2·12 H
2O, де X є одновалентним катіоном, таким як калій або амоній[1]. Сам по собі термін «галун» часто стосується калієвого галуну з формулою KAl(SO
4)
2·12 H
2O. Інші галуни називаються відповідно до одновалентного іона, наприклад натрієвий галун та амонієвий галун.

Кристал калієвого галуна KAl(SO
4)
2·12H
2O

Назва «галуни» також використовується, більш загально, для солей з тією ж формулою та структурою, за винятком того, що алюміній замінений іншим іоном тривалентного металу, таким як хромIII, і/або сірку замінено іншим халькогеном, таким як селен[1]. Найбільш поширеними з цих аналогів є хромові галуни KCr(SO
4)
2·12 H
2O.

У більшості галузей промисловості назва «галуни» (або «галуни для виробництва паперу») використовується для позначення сульфату алюмінію, Al
2 (SO
4)
3·n H
2O, який використовується для більшості промислових флокуляцій[1] (змінна n є цілим числом, розмір якого залежить від кількості води, поглиненої галуном). У медицині слово «квасці» також може стосуватися гелю гідроксиду алюмінію, який використовується як допоміжний засіб для вакцин[2].

Виробництво

ред.

Деякі галуни зустрічаються як мінерали, найважливішим з яких є алуніт. Див. також галуни природні.

Найважливіші галуни — калійні, натрієві та амонійні — отримують промисловим способом. Типові рецепти включають поєднання сульфату алюмінію та сульфатного одновалентного катіону[3]. Сульфат алюмінію зазвичай отримують обробкою сірчаною кислотою таких мінералів, як галуновий сланець, боксит і кріоліт[4].

Типи

ред.
 
Кристал калієвого галуна.

Галуни на основі алюмінію називаються за одновалентним катіоном. На відміну від інших лужних металів, літій не утворює галун; цей факт пояснюється малим розміром його іона.

Найважливішими галунами є

  • Калієвий галун, KAl(SO
    4    )
    2    ·12 H
    2    O     або просто «галун»
  • Натрієвий галун, NaAl(SO
    4    )
    2    ·12 H
    2    O    , також званий «содовий галун» або «SAS»
  • Амонієвий галун, NH
    4    Al(SO
    4    )
    2    ·12 H
    2    O

Алюмінієві галуни

ред.
Докладніше: Алюмінієві галуни
  • NaAl(SO4)2·12 H2O
  • KAl(SO4)2·12 H2O
  • RbAl(SO4)2·12 H2O
  • CsAl(SO4)2·12 H2O
  • TlAl(SO4)2·12 H2O
  • NH4Al(SO4)2·12 H2O

Галієві галуни

ред.
  • KGa(SO4)2·12 H2O
  • RbGa(SO4)2·12 H2O
  • CsGa(SO4)2·12 H2O
  • TlGa(SO4)2·12 H2O
  • NH4Ga(SO4)2·12 H2O

Індієві галуни

ред.
  • RbIn(SO4)2·12 H2O
  • CsIn(SO4)2·12 H2O
  • NH4In(SO4)2·12 H2O

Титанові галуни

ред.
  • KTi(SO4)2·12 H2O
  • RbTi(SO4)2·12 H2O
  • CsTi(SO4)2·12 H2O
  • NH4Ti(SO4)2·12 H2O

Ванадієві галуни

ред.
  • KV(SO4)2·12 H2O
  • RbV(SO4)2·12 H2O
  • CsV(SO4)2·12 H2O
  • NH4V(SO4)2·12 H2O

Хромові галуни

ред.
  • NaCr(SO4)2·12 H2O
  • KCr(SO4)2·12 H2O
  • RbCr(SO4)2·12 H2O
  • CsCr(SO4)2·12 H2O
  • TlCr(SO4)2·12 H2O
  • NH4Cr(SO4)2·12 H2O

Манганові галуни

ред.
  • RbMn(SO4)2·12 H2O
  • CsMn(SO4)2·12 H2O

Залізні галуни

ред.

Кобальтові галуни

ред.
  • KCo(SO4)2·12 H2O
  • RbCo(SO4)2·12 H2O
  • CsCo(SO4)2·12 H2O
  • NH4Co(SO4)2·12 H2O

Родієві галуни

ред.
  • RbRh(SO4)2·12 H2O
  • CsRh(SO4)2·12 H2O

Іридієві галуни

ред.
  • RbIr(SO4)2·12 H2O
  • CsIr(SO4)2·12 H2O

Хімічні властивості

ред.

Галуни на основі алюмінію мають низку загальних хімічних властивостей. Вони розчиняються у воді, мають солодкуватий смак, реагують як кислоти, змінюючи синій лакмус на червоний, і кристалізуються у правильні октаедри. У галуні кожен іон металу оточений шістьма молекулами води. При нагріванні вони розріджуються, а якщо нагрівання продовжувати, то кристалізаційна вода виділяється, сіль піниться і набухає, і нарешті залишається аморфний порошок[4]. Вони терпкі і кислі.

Кристалічна структура

ред.

Галуни кристалізуються в одній із трьох різних кристалічних структур. Ці класи називаються α-, β- і γ-галуни. Про перші рентгенівські кристалічні структури галунів повідомили в 1927 році Джеймс М. Корк і Лоуренс Брегг, і вони були використані для розробки методу відновлення фази ізоморфної заміни[5].

Розчинність

ред.

Розчинність різних галунів у воді дуже різна, натрієві галуни легко розчиняються у воді, тоді як цезієві та рубідієві галуни розчиняються лише незначно.[4]

Використання

ред.

Галун на основі алюмінію використовувався з давніх часів і все ще важливий для багатьох промислових процесів. Найпоширенішими галунами є калієві. Галуни використовувалися з давнини як флокулянт для освітлення каламутних рідин, як протрава при фарбуванні та дубленні. Його все ще широко використовують у обробці води, медицині, косметиці (у дезодорантах), для приготування їжі (для розпушування та маринування), а також для виробництва вогнетривкого паперу та тканини.

Галуни також використовуються як кровоспинний засіб, у кровоспинних олівцях[6]; як в'яжучий засіб, як дезодорант (антиперспірант), а необроблені мінеральні галуни продаються на індійських базарах саме для цієї мети.

Протягом 19 століття галуни використовувалися разом з іншими речовинами, такими як паризький гіпс, для фальсифікації деяких харчових продуктів, зокрема хліба. Його використовували для того, щоб борошно нижчого сорту виглядало біліше, що дозволяло виробникам витрачати менше білого борошна. Оскільки він утримує воду, це робило хліб важчим, а це означає, що торговці могли б брати за нього більшу плату у своїх магазинах.

Галун використовувався як протрава в традиційному текстилі[7].

Галуни у формі сульфату калію-алюмінію або сульфату алюмінію-амонію в концентрованій ванні з гарячою водою використовуються ювелірами та слюсарями для розчинення загартованих сталевих свердел, які зламалися в виробах з алюмінію, міді, латуні, золота, срібла і нержавіючої сталі. Це пов'язано з тим, що галун не вступає в значну хімічну реакцію з будь-яким із цих металів, але роз'їдає вуглецеву сталь.[8]

Споріднені сполуки

ред.
 
Кришталь хромового галуну.

Багато тривалентних металів здатні утворювати галуни. Загальна форма галуну — XY(SO
4)
2·n H
2O, де X — лужний метал або амоній, Y — тривалентний метал, а n часто дорівнює 12. Найважливішим прикладом є хромові галуни, KCr(SO
4)
2·12 H
2O. Темно-фіолетовий кристалічний подвійний сульфат хрому і калію KCr(SO
4)
2·12 H
2O використовувався в дубленні.

Загалом галуни утворюються легше, коли атом лужного металу більший. Це правило вперше було сформульовано Локком у 1902 році[9], який виявив, що якщо тривалентний метал не утворює цезієвий галун, він також не утворить галун з будь-яким іншим лужним металом або амонієм.

Галуни, що містять селен

ред.

Також відомі селенові або селенатні галуни, які містять селен замість сірки в сульфат- аніоні, утворюючи натомість селенат (SeO2−
4).[10] Вони є сильними окисниками.

Змішані галуни

ред.
 
Кристал галуна з невеликою кількістю хромових галунів для додання легкого фіолетового кольору.

У деяких випадках можуть виникати тверді розчини квасців з різними одновалентними і тривалентними катіонами.

Інші гідрати

ред.

Крім галунів, які є додекагідратами, зустрічаються подвійні сульфати і селенати одно- і тривалентних катіонів з іншими ступенями гідратації. Ці матеріали також можуть називатися галунами, включаючи ундекагідрати, такі як мендоцит і калініт, гексагідрати, такі як гуанідинові [CH
6N+
3 ] і диметиламонієві [(CH
3)2NH+
2 ] «галуни», тетрагідрати, такі як голдіхіт, моногідрати, такі як сульфат талію, плутонію, і безводні галуни (явапаїт). Ці класи включають різні, але перекриваючі комбінації іонів.

Інші подвійні сульфати

ред.

Псевдо-галун — це подвійний сульфат типової формули XSO
4·Y
2(SO
4)
3·22 H
2O, де X — іон двовалентного металу, наприклад, кобальту (вупаткіїт), марганцю (апджоніт), магнію (пікінгеріт) або заліза (галотрихіт або пір'яний галун), а Y — іон тривалентного металу.[11]

Також відомі подвійні сульфати із загальною формулою X
2SO
4·Y
2(SO
4)
3·24 H
2O, де X є одновалентним катіоном, таким як натрій, калій, рубідій, цезій, талійI, амоній або (NH+
4), метиламін (CH
3NH+
3), гідроксиламін (HONH+
3) або гідразин (N
2H+
5) і Y є іоном тривалентного металу, такого як алюміній, хром, титан, марганець, ванадій, залізоIII, кобальт, галій, молібден, індій, рутеній, родій або іридій.[12] Зустрічаються також аналогічні селенати. Можливі комбінації одновалентного катіону, тривалентного катіону та аніону, що залежать від розмірів іонів.

Солі Туттона є подвійними сульфатами типової формули X
2SO·
4YSO
4·6H
2O, де X — одновалентний катіон, а Y — іон двовалентного металу.

Подвійні сульфати складу X
2SO
4·2YSO
4, такі, що X є одновалентним катіоном, а Y є іоном двовалентного металу, називаються лангбейнітами за прототипом сульфату калію і магнію.

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. ↑ а б в Austin, George T. (1984). Shreve's Chemical process industries (вид. 5th). New York, NY: McGraw-Hill. с. 357. ISBN 9780070571471.
  2. ↑ Alhydrogel. InvivoGen. Alum vaccine adjuvant for research. 25 November 2016. Процитовано 8 червня 2018.
  3. ↑ Helmboldt, Otto; Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Wefers, Karl; Heck, Wolfgang; Stark, Hans; Danner, Max; Rösch, Norbert (2007). Aluminum compounds, inorganic. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (вид. electronic). Weinheim, DE: Wiley-VCH. с. a01_527.pub2. doi:10.1002/14356007.a01_527.pub2. ISBN 9783527306732. Процитовано 29 серпня 2021, ISBN 978-352730385-4 (print), ISBN 978-352730673-2 (online).
  4. ↑ а б в   Ця стаття включає текст з публікації, яка тепер перебуває в суспільному надбанні:
    Hugh Chisholm, ред. (1911). Alum . // Encyclopædia Britannica (11th ed.). Т. V. 1. Cambridge University Press. с. 766—767. (англ.)
  5. ↑ Cork, J. M. (1 жовтня 1927). LX. The crystal structure of some of the alums. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 4 (23): 688—698. doi:10.1080/14786441008564371. ISSN 1941-5982.
  6. ↑ Alum block for shaving – when and how to use one. Blake'n Blade shave shop (blakenblade.com) (амер.). 11 January 2020. Процитовано 15 January 2020.
  7. ↑ Crawfurd, John (1856). A Descriptive Dictionary of the Indian Islands and Adjacent Countries. Bradbury and Evans. с. 11 — через Internet Archive (archive.org).
  8. ↑ Lee, Nancy (6 August 2013). The Complete Idiot's Guide to Making Metal Jewelry. DK. с. 114. ISBN 978-1-61564-370-7.
  9. ↑ Locke, J. (1902). On some double suphates of thallic thallium and caesium. American Chemical Journal. 27: 281.
  10. ↑ Bell, Chichester H. (1887). Selenium Alums. Abstracts of chemical papers. Inorganic chemistry. Journal of the Chemical Society (англ.). LII. Part II.: 1014. Процитовано 19 серпня 2017 — через Google Books. – Summary by C.H. Bell of original French article by C. Fabre, below:
    Fabre, Charles (1887). Sur les aluns formés par l'acide sélénique. Comptes rendus de l'Académie des sciences (фр.). 105: 114—115. Шаблон:BHL page.
  11. ↑ Halotrichite. Mindat.org. Keswick, VA: Hudson Institute of Mineralogy.
  12. ↑ Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (вид. 2nd). Oxford, UK: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.

Посилання

ред.

Галун [Архівовано 14 червня 2021 у Wayback Machine.] // Українська мала енциклопедія : 16 кн. : у 8 т. / проф. Є. Онацький. — Накладом Адміністратури УАПЦ в Аргентині. — Буенос-Айрес, 1958. — Т. 1, кн. II : Літери В — Ґ. — С. 226. — 1000 екз.

Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Галуни&oldid=43861544