硫酸アルミニウム（AL2（SO4）3）：構造、用途、毒性 - 化学 - 2025

硫酸アルミニウムは、式Aの無機アルミニウム塩である₂（SO ₄）_3、通常、光沢のある白色固体結晶として見られます。化合物の色は、鉄の濃度やその他の不純物の影響を受けます。硫酸アルミニウムには、AとBの2つの主なタイプがあります。

下の画像は、水和した硫酸アルミニウムの白い結晶です。結晶格子内の鉄イオンを示す茶色の着色がないことに注目できます。

出典：Wikimedia Commons経由のMartin Walker

硫酸アルミニウムは水に非常に溶けやすい塩で、自然界では無水の形で見つかることはまれです。通常、硫酸アルミニウム八水和物または六水和物として水和されます。

同様に、ミョウバンとして知られているカリウムやアンモニウムとも複塩を形成することができます。これは、ハイドレート内の水の親和性がアルミニウム以外のイオンを保持しているためと考えられます。

硫酸アルミニウムは、水の作用により水酸化アルミニウムと硫酸に分解されます。この特性により、土壌酸性化剤としての使用が可能になりました。

それはまた、特にその粉塵と接触した場合、有毒な化合物でもあります。しかし、凝固法による浄水から、さまざまな産業での利用、治療目的での利用まで、用途や用途は無数にあります。

構造

出典：ガブリエルボリバル

硫酸アルミニウムは、3つのSO ₄ ^2-アニオンごとに2つのAl ³⁺カチオンの比率を持っています（上の画像）。これは、化学式Al ₂（SO ₄）_3で直接見ることができます。

Al ³⁺は灰色がかった色であり、SO ₄ ^2-は黄色（硫黄原子による）および赤色（酸素原子による）であることに注意してください。

図示された構造は、水分子がイオンと相互作用しないため、無水形態のAl ₂（SO ₄）₃に対応する。ただし、水和物では、水はAl ^3+の正の中心、または水素結合（HOH- O-SO ₃ ^2-）によってSO ₄ ^2-の負の四面体に引き付けられます。

たとえば、Al ₂（SO ₄）₃ ∙18H ₂ Oは、その固体構造内に18個の水分子を含んでいます。それらのいくつかは、Al ³⁺またはSO ₄ ^2-と直接接触している可能性があります。言い換えると、硫酸アルミニウムは内部または外部の調整水を持つことができます。

同様に、その構造は、Fe ³⁺、Na ⁺、K ⁺などの他のカチオンをホストできます。しかし、これには、より多くのSO ₄ ^2-アニオンの存在が必要です。何のために？金属不純物による正電荷の増加を中和します。

硫酸アルミニウムは多くの構造を持つことができますが、その水和物は単斜晶系を採用する傾向があります。

物理的及び化学的性質

外観

それは光沢のある白い結晶、顆粒または粉末を伴う固体として発生します。

分子量

342.31 g / mol（無水）。

におい

無臭です

味

適度に渋みのある甘い風味。

融点

770ºC無水形（86.5ºCオクタデカ水和物形）

水溶性

0°Cで31.2 g / 100 ml; 20°Cで36.4 g / 100 ml、100°Cで89 g / 100 ml

密度

2.67から2.71 g / cm ³。

溶解度

エチルアルコールにわずかに溶ける。

蒸気圧

本質的にゼロ。

安定

空気中で安定。

分解

加熱すると、融点付近で分解し、特に有毒ガスである硫黄酸化物を放出します。

腐食性

硫酸アルミニウム溶液はアルミニウムを腐食します。また、この化合物は水分の存在下で金属を腐食する可能性があります。

pKa

3.3から3.6。また、5％水溶液でのpHは2.9以上です。

用途（用途）

水の凝固または凝集

-硫酸アルミニウムは水と混合すると（飲用、給仕、廃棄）、水酸化アルミニウムを生成します。水酸化アルミニウムは、溶液中の化合物や粒子と複合体を形成し、沈殿を促進しますが、硫酸アルミニウムで処理しないと時間がかかります。

-硫酸アルミニウムはまた、プールの水をきれいにするために使用され、使用することをより魅力的にしています。

-硫酸アルミニウムの使用により、濁りや色のない水が得られ、水の洗浄が容易になり、飲用可能性が向上します。残念ながら、この精製方法では、水中のアルミニウム濃度がわずかに増加する可能性があります。

-アルミニウムは非常に有毒な金属で、皮膚、脳、肺に蓄積し、深刻な障害を引き起こします。さらに、それが生物でどのような機能を果たすのかはわかっていません。

-EUは、水中のアルミニウムの最大許容限度が0.2 mg / lを超えないことを要求しています。一方、米国環境保護庁は、アルミニウムによる水の汚染の上限が0.05〜0.2 mg / lを超えないことを要求しています。

-使用済みまたは下水を硫酸アルミニウムで処理することにより、それらの中のリンを経済的に除去または削減できます。

インク媒染剤および製紙での使用

-硫酸アルミニウムは、着色剤やインクの媒染剤として使用され、染色される素材への定着を助けます。その固定作用はAl（OH）_{3によるもので}、そのゼラチン状のコンシステンシーは繊維への染料の吸着と協力しています。

・紀元前2000年頃から記載の目的で使用されていますが、媒染剤が必要なのは有機染料のみです。一方、合成着色剤は、媒染剤がその仕事をする必要はありません。

-それは紙の製造から置き換えられましたが、それでも紙パルプの製造に使用されています。不純物を除去するだけでなく、物質の結合、電荷の中和、ロジンのキャリブレーションにも使用されています。

産業用

-コンクリートの硬化を促進するために建設業界で使用されています。また、建築物の防水にも使用されています。

-石鹸と脂肪の業界では、グリセリンの生産に使用されます。

-石油産業で使用されている合成触媒の製造に使用されています。

-医薬品や化粧品の調剤における収斂剤として製薬業界で使用されています。

・カーマインなどの着色料の精緻化に参加。また、スチレンブタジエン合成ゴムの製造における着色剤としても使用されます。

-砂糖製造業では、サトウキビ糖蜜の精製装置として使用されています。

・消臭剤の製造に使用されています。どうして？汗腺の管の狭窄を引き起こし、悪臭の原因となる細菌の増殖に必要な培地である汗の蓄積を制限するためです。

・革のなめしに必要な工程で使用されます。さらに、肥料の製造にも使用されます。

-塗料、接着剤、シーラントの調製、およびクリーニングや家具ケア製品の添加剤として使用されます。

薬用および治療用途

-硫酸アルミニウムは免疫アジュバントです。したがって、それは、それらの作用部位で放出されたときに、それらが接種された抗原に対する抗体のより多くの産生を生成するように、抗原を処理する機能を果たす。

-フロイントのアジュバントとBCG、およびインターロイキンなどの内因性アジュバントを含む他のアジュバントは、抗原に非特異的であり、免疫作用の範囲を広げることができます。これにより、多くの疾患に対するワクチンの開発が可能になりました。

-硫酸アルミニウムの凝固作用により、処理水、特にQベータ、MS2、T4、P1内の多数のウイルスを排除できました。結果は、硫酸アルミニウムによる水の処理がそのようなウイルスの不活性化をもたらすことを示しています。

-硫酸アルミニウムは、シェービング時に発生する小さな表面の傷や擦り傷の治療で、スティックの形または粉末として使用されます。

-これは、いくつかの耳の状態の治療に使用される化合物である酢酸アルミニウムの製造に使用されます。それはまた、大きな成功を収めずに、アリの刺し傷の影響を軽減するために使用されてきました。

-硫酸アルミニウム溶液は、5％から10％の濃度で、分泌物の制御を可能にする潰瘍の局所治療に使用されます。

-硫酸アルミニウムの収斂作用は、皮膚の表層を収縮させ、タンパク質を凝固させ、創傷を癒します。

その他の用途

-硫酸アルミニウムは、池、湖、小川における藻類の過剰な成長を抑制するのに役立ちます。軟体動物、特にスペインのナメクジの除去にも使用されます。

-庭師は、アルカリ性の土壌を酸性化するためにこの化合物を適用します。硫酸アルミニウムは水と接触すると、水酸化アルミニウムと希硫酸に分解します。次に、水酸化アルミニウムが沈殿し、硫酸が溶液中に残ります。

-硫酸による土壌の酸性化は、アジサイと呼ばれる植物が存在するため、非常に独創的な方法で視覚化されます。つまり、感度が高く、pHの変化に反応します。

-硫酸アルミニウムは、火と戦い、制御するためのフォームの製造に関与しています。どうやって？重炭酸ナトリウムと反応し、CO _2を放出します。このガスは、材料の燃焼サイトへのO _2のアクセスをブロックします。その結果、発展していた停戦。

硫酸アルミニウムの生産

硫酸アルミニウムは、鉱物ボーキサイトなどのアルミニウムに富む化合物を高温で硫酸と反応させることにより合成されます。次の化学式は反応を表しています。

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

硫酸アルミニウムは、次の反応に従って、水酸化アルミニウムと硫酸の間の中和反応によっても形成されます。

2 Al（OH）₃ + 3 H ₂ SO ₄ + 12 H ₂ O ---> Al ₂（SO ₄）₃ .18H ₂ O

硫酸はアルミニウムと反応して硫酸アンモニウムを形成し、水素分子をガスとして放出します。反応の概要は次のとおりです。

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

タイプ

硫酸アルミニウムは、タイプAとタイプBの2つのタイプに分類されます。タイプAの硫酸アルミニウムでは、固体は白色で、鉄濃度が0.5％未満です。

タイプBの硫酸アルミニウムでは、固体の色は茶色で、鉄の濃度は1.5％未満です。

分類の基準が異なる硫酸アルミニウムを生産する産業があります。したがって、業界では、酸化鉄としてタイプAの硫酸アルミニウムを最大濃度0.1％の鉄で調製したと報告しています。タイプBの場合、0.35％の最大鉄濃度を示します。

毒性

-硫酸アルミニウムは、ほこりとの接触により毒性作用を発揮する化合物であり、皮膚に刺激を引き起こし、頻繁に接触した場合は皮膚炎を引き起こします。

-目に強い刺激を与え、永久的な怪我を引き起こします。

-その吸入は、鼻や喉の炎症を引き起こし、咳やしわがれを引き起こす可能性があります。

-その摂取は胃の炎症、吐き気、嘔吐を引き起こします。

-硫酸アルミニウムに直接起因するものではないが、その使用に間接的に起因する毒性作用があります。これは、水の浄化に硫酸アルミニウムを使用することによって引き起こされる、アルミニウムの特定の毒性作用の場合です。

-硫酸アルミニウムを使用して、精製水で調製された塩を使用して慢性的に透析されている患者は、非常に深刻な健康障害を経験します。これらの障害には、貧血、透析性認知症、骨疾患の増加などがあります。

参考文献

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