Kalijev galun

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Kalijev aluminijev sulfat
Kalijev aluminijev sulfat
IUPAC-ime aluminijev kalijev sulfat dodekahidrat[1][2]
Druga imena kalijev galun,
galun
Identifikatorji
Številka CAS 10043-67-1
PubChem 24856
ChEBI 86463
SMILES
InChI
Lastnosti
Molekulska formula KAl(SO4)2·12H2O
Molekulska masa 258,192 g/mol (brezvoden)
474,37 g/mol (dodekahidrat)
Videz beli kristali
Vonj kovinski
Gostota 1,725 g/cm3
Tališče

92 - 95 °C, 270 K, -47 °F

Vrelišče

200 °C, 473 K, 392 °F

Topnost (voda) 14,00 g/100 mL (20 °C)
36,80 g/100 mL (50 °C)
Topnost (druga topila) netopen v acetonu
Lomni količnik (nD) 1,4564
Nevarnosti
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
0
 
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Kalijev galun, galun ali kalijev aluminijev sulfat je anorganska spojina s formulo KAl(SO4)2. Spojina je običajno dostopna kot dodekahidrat KAl(SO4)2•12H2O.

Kristalizira v kubičnem kristalnem sistemu s prostorsko skupino R3m in mrežno konstanto 12,18 Å.[3] Kalijev galun je najpomembnejša spojina iz razreda galunov in se zato pogosto imenuje kar galun.[4]

Kalijev galun se običajno uporablja za čiščenje vode, strojenje usnja, pomožno sredstvo za barvanje tkanin,[5] apretiranje tkanin proti gorenju in v pecilnih praških kot E522. V kozmetiki se uporablja kot deodorant in sredstvo za ustavljanje manjših krvavitev po britju.[6]

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Stari vek[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun so poznali že stari Egipčani. Pridobivali so ga iz evaporitov v Zahodni puščavi in ga uporabljali že okoli leta 1500 pr. n. št. za odpravljanje motnosti vode.

Plinij starejši ga je opisal pod imenom alumen ali sals ugoterrae.[7] Povsem jasno je, ga gre za isto spojino, ki jo je kot stupteria opisal Dioskorid.[8] Imena alum, misi, sori, halkantum in atramentum sutorium so se pogosto uporabljala tudi za snovi z navidezno podobnimi lastnostmi ali rabami, na primer za železov(II) sulfat (zeleni vitriol).[9]

Pridobivanje kalijevega galuna iz mineral alunita je arheološko dokazano na otoku Lesbosu.[10] Nahajališče se je začelo izkoriščati najkasneje v 2. stoletju n. št. in se opustilo v 7. stoletju n. št.

Kalijev galun je v Ajurvedi omenjen kot fitkari ali sauraštri. V tradicionalni kitajski mesicini so ga imenovali mingfan (明矾).

Srednji in novi vek[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun se je kot lužilo pri barvanju volne uporabljal od klasične antike do 19. stoletja. Hkrati je dajal tudi bolj žive barve.[11][12]

V 13. in 14. stoletju je bil galun iz alunita glavni izvozni proizvod Fokaje v zahodni Anatoliji. Tržili so ga predvsem genovski in beneški trgovci, kar je sprožilo celo vojno med Genovsko in Beneško republiko. Kasneje so se v trgovanje vključili tudi Firenčani. Leta 1461 so alunit odkrili tudi v Tolfi (Lacij, Italija) v Papeški državi.

V Angliji je bila v srednjem veku industrija volne ena od glavnih gospodarskih dejavnosti, cena volne pa je z barvanjem znatno zrasla. Kalijev galun je uvažala z vzhoda, od poznega 15. stoletja dalje pa kakšnih sto let iz Papeške države. Nezanesljive dobave, zlasti po izobčenju Henrika VIII., so spodbudile industrialce k iskanju novih virov galuna.

Poskusi, ki jih je finančno podprla tudi angleška država, so obrodili prve sadove šele na začetku 17. stoletja, ko so v Yorkshireu odkrili skrilavec, ki je vseboval aluminijev sulfat. Odkritje je znatno pripomoglo k industrijski revoluciji. Eden od najstarejših obratov za proizvodnjo galuna in skrilavca in človeškega urina je bil Peak alum works v Ravenscarju, Severni Yorkshire. Skrilavec so nasuli na 30 m visoke kupe in jih več mesecev neprestano žgali. Za kurjavo so uporabljali les in do 18. stoletja popolnoma opustošili pokrajino v severovzhodnem Yorkshireu. Ostanke skrilavcev so po žganju kuhali v urinu, izparili, kristalizirali in zmleli. Proizvodnja je povzročila veliko ekološko katastrofo. Rudarjenje je uničilo naravne klife, za proizvodnjo oglja so posekali vse okoliške gozdove, zemljo pa sta onesnažila žveplova kislina in pepel.[13]

Ugotavljanje kemijske sestave[uredi | uredi kodo]

Georg Ernst Stahl je leta 1703 objavil, da v reakciji apnenca z žveplovo kislino nastaja neka vrsta galuna.[14]George Ernst Stahl (1723). Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiss von den Saltzen, daß diesselbe aus einer zarten Erde, mit Wasser innig verbunden, bestehen. Wäysenhaus, Halle.</ref> Napako sta popravila Johann Pott (1746) in Andreas Marggraf (1754), ki sta dokazala, da je oborina, ki nastane z dodajanjem alkalij v raztopino galuna, povsem različna od apna in krede in je ena od sestavin gline.[15][16]

Marggraf je objavil tudi to, da se popolne kristale z lastnostmi galuna lahko pridobi z raztapljanjem glinice v žveplovi kislini in dodajanjem pepelike ali amonijaka v koncentrirano raztopino.[17][18] Leta 1767 je Torbern Bergman ugotovil, da kalijev in amonijev sulfat pretvorita aluminijev sulfat v galun, medtem ko z natrijevim in kalcijevim sulfatom to ne gre.[17][19]

V tistem času je veljalo, da je kalij mogoče najti samo v rastlinah, dokler ga ni Martin Klaproth leta 1797 odkril tudi v mineralih levcitu in lepidolitu.[20][21]

Louis Vauquelin je kasneje dokazal, da kalij vsebujejo tudi številni drugi minerali. Iz Marggrafovih in Bergmanovih poskusov je sklepal, da so alkalije bistvena sestavina naravnega galuna. Leta 1797 je objavil razpravo, v kateri je dokazal, da je galun dvojna sol, sestavljena iz žveplove kisline, glinice in kalija.[22] V isti izdaji časopisa je Jean-Antoine Chaptall objavil analizo štirih različnih vrst galuna (rimskega, levantskega, britanskega in svojega)[23][17] in potrdil Vauquelinove ugotovitve.

Lastnosti[uredi | uredi kodo]

Oktaedrični kalijev galun z neenakomerno porazdelitvijo kristalnih ravnin

Kalijev galun kristalizira v pravilnih oktaedrih s sploščenimi vogali, dobro topnih v vodi. Raztopina je rahlo kisla in veže usta. Z nevtralizacijo raztopine s kalijevim hidroksidom (KOH) nastaja aluminijev hidroksid (Al(OH)3).

S segrevanjem galuna do skoraj rdečega žara se pretvori v porozno prhko maso, znano kot "žgani galun". Galun se pri 92 °C raztopi v lastni kristalno vezani vodi.

Naravna nahajališča[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun se v naravi pojavlja kot sulfatni mineral galun-(K). Tipična nahajališča so inkrustacije v kamninah v področjih preperevanja in oksidacije silfidnih in kalij vsebujočih mineralov. V preteklosti so ga pridobivali iz minerala alunita (KAl(SO4)2•2Al(OH)3), ki so ga kopali v žveplo vsebujočih vulkanskih sedimentih.[24] Mineral je bil tudi vir kalija in aluminija.[25][26] Mineral alunit se najde tudi na Vezuvu, Italija, Queenslandu, Avstralija, Tennesseeju in Arizoni, ZDA in na filipinskem otoku Cebuju.

Galun se je iz alunita pridobival tako, da se je mineral žgal in nato za določen čas pustil na zraku. V tej fazi se je stalno vlažil z vodo, da je nazadnje razpadel v fin prah. Prah se je nato namakal v vodi in oddekantiral, iz raztopine pa je postopoma izkristaliziral kalijev galun.

Mineral kalinit je različica kalijevega galuna s samo enajst molekulami kristalne vode (KAl(SO4)2•11H2O).[27]

Industrijska proizvodnja[uredi | uredi kodo]

Zgodovinsko se je pridobival predvsem iz alunita.

Industrijsko se proizvaja z dodajanjem kalijevega sulfata (K2SO4) v koncentrirano raztopino aluminijevega sulfata (Al2(SO4)3).[28] Aluminijev sulfat se običajno proizvaja z obdelavo na primer aluminijevih skrilavcev, boksita ali kriolita z žveplovo kislino.[29] Če je v sulfatu preveč železa, se namesto kalijevega sulfata uporablja kalijev klorid.[29]

Raba[uredi | uredi kodo]

Medicina in kozmerika[uredi | uredi kodo]

Blok kalijevega (brivskega) galuna, ki se pod imenom fitkari v Indiji prodaja kot astringent'[30]

Kalijev galun se v medicini uporablja kot astringent, sredstvo proti potenju in antiseptik.

Svinčniki ali bloki kalijevega galuna ali aluminijevega sulfata se uporabljajo za ustavljanje manjših krvavitev, predvsem po britju, odrgninah, krvavenju iz nosu in hemeroidih in za lajšanje bolečin zaradi pikov in ugrizov žuželk. Uporabljal se je tudi za odstranjevanje pustul in aken ter aft, aftnega somatitisa in hemoragičnega cistitisa.[31] V nekaterih državah se je uporabljal za zdravljenje prekomernega potenja.

V zobozdravstvu se uporablja predvsem zaradi njegovih astingirajočih in hemostatičnih lastnosti.

Kalijev in amonijev galun sta aktivni sestavini nekaterih sredstev proti potenju in deodorantov, ker zavirata rast bakterij, odgovornih za vonj telesa.[32][33]

Kalijev galun je bil do leta 1920 glavni adjuvant, ki se je uporabljal za povečanje učinkovitosti cepiv,[34] potem pa sta ga v komercialnih cepivih skoraj v celoti nadomestila aluminijev hidroksid in aluminijev fosfat.[35]

Kulinarika[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun je lahko kisla sestavina pecilnih praškov, ki deluje v drugi fazi vzhajanja pri visokih temperaturah. V ta namen se običajno uporablja natrijev galun.

V Angliji so v 18. stoletju uporabljali zato, da bi bil kruh bolj bel. Nekateri avtorji, med njimi tudi slavni zdravnik John Snow, so teoretizirali, da povzroča rahitis.[36][37] Leta 1875 so te in druge zlorabe z zakonom prepovedali.[38]

V ZDA se kalijev galun kot "galunski prašek" v veliko trgovinah prodaja med začimbami. Uporablja se predvsem v salamurah in dodatek pri vlaganju sadja in zelenjave, ker poveča njihovo hrustljavost.[39]

Zaviralec gorenja[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun zmanjšuje vnetljivost tkanin, lesa in papirja.[28]

Strojenje[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun se uporablja za strojenje kož,[40] ker iz surove kože odstranjuje vodo in preprečuje gnitje. Galun ni pravo strojilo, ker se ne veže na usnje, ampak ga je z vodo mogoče izprati.

Barvanje[uredi | uredi kodo]

Galun se je že v antiki uporabljal kot lužilo, ki vzpostavi trajno vez med barvilom in naravnim vlaknom, na primer volno.[41] Podobno vlogo je igral tudi v papirni industriji.

Flokulant[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun se že od antike uporablja za bistrenje motnih tekočin.[42] Še vedno se na široko uporablja za čiščenje pitne in industrijske vode ter obarjanje onesnaževalcev v rekah in jezerih po večjih padavinah.[43] Za čiščenje komunalnih vod se dodaja 30-40 ppm galuna,[42][44] za čiščenje industrijskih pa pogosto več.[45] Galun nevtralizira električni dvojni sloj okoli koloidnih delcev in omogoči, da se sprimejo v kosmiče. Kosmiči nato priplavajo na površino, se vsedejo na dno ali se laže filtrirajo pred nadaljnjo obdelavo vode.[28]

Isto načelo se izkorišča za povečanje viskoznosti suspenzij keramičnih glazur. Glazura postane bolj lepljiva in se počasneje vseda.

Pigmentna barvila[uredi | uredi kodo]

Aluminijev hidroksid iz kalijevega galuna je osnova za večino pigmentnih barvil.[46]

Raztapljanje železa in jekla[uredi | uredi kodo]

V raztopini kalijevega galuna se raztapljata železo in jeklo, aluminij in barvne kovine pa ne. Raztopina se uporablja na primer za raztapljanje konic jeklenih svedrov, ki so se zalomili med vrtanjem v barvne kovine.[47]

Drugo[uredi | uredi kodo]

V tradicionalni japonski umetnosti se galun in živalski klej raztopita v vodi in tvorita raztopino, znano kot dusa (japonsko 礬水). Raztopina se uporablja kot podlaga pred premazovanjem papirja.

Galun se zaradi tega, ker veže usta, uporablja nekaterih plastelinih, namenjenih otrokom.

Uporablja se tudi kot trdilec za fotografske emulzije na filmih in papirju. V zadnjem času so ga nadomestile druge kemikalije.

Nevarnosti[uredi | uredi kodo]

Kalijev galun lahko rahlo draži kožo.

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. International Union of Pure and Applied Chemistry (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): RSC–IUPAC. ISBN 0-85404-438-8. Electronic version.
  2. Aluminium potassium sulfate dodecahydrate. ChemExper. Pridobljeno 19. aprila 2013.
  3. Crystallography Open Database. Information card for entry 1011177. Pridobljeno 27. marca 2019.
  4. Bottomley, L.; Bottomley, L.A. (2010). Chemistry 1310: Laboratory Manual. Plymouth, MI: School of Chemistry & Biochemistry, Georgia Institute of Technology and Hayden-McNeil Publishing. ISBN 978-0-7380-3819-3.
  5. Editors, The. "alum | chemical compound". Britannica.com. Pridobljeno 18. januarja 2016.
  6. Helmenstine, Anne Marie. "What is Alum?". About.com. Pridobljeno 19. aprila 2013.
  7. Alumen, and the Several Varieties of it; Thirty-eight Remedies. Plinij starejši. The Natural History, book 35, chapter 52. Perseus Digital Library, Tufts University. Pridobljeno 27. decembra 2011.
  8. Dioscorides, book 5, chapter 123.
  9. Chisholm 1911: 766-767.
  10. A. Archontidou (2005). Un atelier de preparation de l'alun a partir de l'alunite dans l'isle de Lesbos. L'alun de Mediterranée. ur. P. Borgard in drugi.
  11. Sidney M. Edelstein. Color in Relation to the Political and Economic History of the Western World. American Association of Textile Chemists and Colorists, eeptember 1956.
  12. Lisa Jardine (1996). Worldly Goods: A New History of the Renaissance. Norton&Co. str. 114-116. ISBN 978-0393318661.
  13. Stephen Chance. Was alum the first example of the north-east's 'dirty' industries?. The Guardian. Pridobljeno 25. marca 2017.
  14. George Ernst Stahl (1703). Specimen Beccherianum. Johann Ludwig Gleditsch, Leipzig.
  15. Johann Heinrich Pott (1746). Chymische Untersuchungen, welche fürnehmlich von der Lithogeognosia oder Erkäntniß und Bearbeitung der gemeinen einfacheren Steine und Erden ingleichen von Feuer und Licht handeln, volume 1, str. 32.
  16. Andreas Sigismund Marggraf (1754). Expériences faites sur la terre d'alun. Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin. str. 41-66.
  17. 17,0 17,1 17,2 Chisholm 1911: 766.
  18. Marggraf (1754). Expériences qui concernent la régénération de l'alun de sa propre terre, l'après avoir séparé par l'acide vitriolique ; avec quelques compositions artificielles de l'alun par moyen d'autres terres, et dudit acide. Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin. str. 31-40.
  19. Torbern Bergman (1767). "IX. De confectione Aluminis". Opuscula physica et chemica. I. G. Müller, Leipzig, 1788, volume 1, str. 306-307.
  20. Martin Heinrich Klaproth (1797). Beiträge zur Chemischen Kenntniss Der Mineralkörper. Decker and Co., Posen, and Heinrich August Rottmann, Berlin. str. 45-46.
  21. Martin Heinrich Klaproth (1801). Analytical Essays Towards Promoting the Chemical Knowledge of Mineral Substances. T. Cadell, Jr. & W. Davies, London. str. 353-354.
  22. Vauquelin (1797). "Sur la nature de l'Alun du commerce, sur l'existence de la potasse dans ce sel, et sur diverses combinaisons simples ou triples de l'alumine avec l'acide sulfurique". Annales de Chimie et de Physique 1 (22): 258-279.
  23. Jean-Antoine Chaptal (1797). "Comparée des quatre principales sortes d'Alun connues dans le commerce; et Observations sur leur nature et leur usage". Annales de Chimie et de Physique 1 (22): 280-296.
  24. Bottomley (2010): 35.
  25. Alum-(K) Mineral Data. Mineralogy Database. Pridobljeno 19. aprila 2013.
  26. Alum-(K) mineral data and information. MinDat. Pridobljeno 19. aprila 2013.
  27. Kalinite Mineral Data. MinDat. Pridobljeno 19. aprila 2013.
  28. 28,0 28,1 28,2 Otto Helmboldt, L. Keith Hudson, Chanakya Misra, Karl Wefers, Wolfgang Heck, Hans Stark, Max Danner, Norbert Rösch. Aluminium Compounds, Inorganic. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2007. Wiley-VCH, Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a01_527.pub2.
  29. 29,0 29,1 Chisholm 1911: 767.
  30. Handa, Parvesh (1982). Herbal beauty care. New Delhi: Orient Paperbacks. str. 12. ISBN 9788122200249. Pridobljeno dne 7. januarja 2016. 
  31. Kennedy, C; Snell, M.E.; Witherow, R.E. (1984). "Use of Alum to Control Intractable Vesical Haemorrhage". British Journal of Urology. 56 (6): 673–675. doi:10.1111/j.1464-410X.1984.tb06143.x.
  32. Kanlayavattanakul, M.; Lourith, N. (1. avgust 2011). "Body malodours and their topical treatment agents". International Journal of Cosmetic Science. 33 (4): 298–311. doi: 10.1111/j.1468-2494.2011.00649.x. PMID 21401651.
  33. Aguilar, T.N.; Blaug, S.M.; Zopf, L.C. (julij 1956). "A study of the antibacterial activity of some complex aluminum salts". Journal of the American Pharmaceutical Association. 45 (7): 498–500. doi: 10.1002/jps.3030450720. PMID 13345689.
  34. Mbow, M. Lamine; De Gregorio, Ennio; Ulmer, Jeffrey B. (2011). "Alum's adjuvant action: grease is the word". Nature Medicine. 17 (4): 415–416. doi: 10.1038/nm0411-415. PMID 21475229.
  35. Marrack, Philippa; McKee, Amy S.; Munks, Michael W. (2009). "Towards an understanding of the adjuvant action of aluminium". Nature Reviews Immunology. 9 (4): 287–293. doi:10.1038/nri2510. ISSN 1474-1733.PMC 3147301. PMID 19247370.
  36. "On the adulteration of bread as a cause of rickets" (PDF). ucla.edu.
  37. Church Pastoral-aid Society, London (January–June 1847). "Brown Bread". The Church of England Magazine 22: 355.
  38. Hassall, Arthur Hill (1857). "Adulterations detected; or, Plain instructions for the discovery of frauds in food and medicine".
  39. Harampolis, Alethea; Rizzo, Jill (2013). The Flower Recipe Book. Artisan Books. ISBN 9781579655303.
  40. Young, Laura S. (1995). Bookbinding & Conservation by Hand: A Working Guide. Oak Knoll Press. ISBN 9781884718113.
  41. Berger, G. (1840). The Mechanic and Chemist.
  42. 42,0 42,1 Samuel D. Faust, Osman M. Aly (1999). Chemistry of water treatment (2nd ed.). Chelsea, MI: Ann Arbor Press. ISBN 9781575040110.
  43. "Storm water treatment will strip phosphorus from Arboretum pond, College of Engineering @ The University of Wisconsin-Madison, initiatives in energy, health, nanotechnology, security, and information technology". Engr.wisc.edu. Pridobljeno 18. januarja 2016.
  44. Bratby, John (2006). Coagulation and flocculation in water and wastewater treatment (2nd ed.). London: IWA Publ. ISBN 9781843391067.
  45. Rice, J.K. (junij 1957). "The use of organic flocculants and flocculating aids in the treatment of industrial water and industrial waste water". Symposium on Industrial Water and Industrial Waste Water 207: 41–51.
  46. Dackerman, Susan (2002). Painted Prints: The Revelation of Color in Northern Renaissance & Baroque Engravings, Etchings, & Woodcuts. Penn State Press. ISBN 978-0271022352.
  47. "What did you do today? (2014)". Model Engineer. Pridobljeno 25. marca 2017.