El sulfato de aluminio es una sal con la fórmula Al 2 (SO 4 ) 3 . Es soluble en agua y se utiliza principalmente como agente coagulante (promoviendo la colisión de partículas neutralizando la carga) en la purificación de agua potable [3] [4] y plantas de tratamiento de aguas residuales , y también en la fabricación de papel.
La forma anhidra se presenta de forma natural como un mineral raro, la milosevichita , que se encuentra, por ejemplo, en entornos volcánicos y en vertederos de residuos de minas de carbón en llamas. El sulfato de aluminio rara vez, o nunca, se encuentra como sal anhidra. Forma varios hidratos diferentes , de los cuales el hexadecahidrato Al2 ( SO4 ) 3 · 16H2O y el octadecahidrato Al2 ( SO4 ) 3 · 18H2O son los más comunes. El heptadecahidrato, cuya fórmula se puede escribir como [Al(H2O ) 6 ] 2 ( SO4 ) 3 · 5H2O , se presenta de forma natural como el mineral alunógeno .
En ciertas industrias, el sulfato de aluminio se denomina a veces alumbre o alumbre de fabricación de papel . Sin embargo, el nombre " alumbre " se utiliza de forma más habitual y adecuada para cualquier sal de sulfato doble con la fórmula genérica X Al(SO
4)
2·12H
2O , donde X es un catión monovalente como potasio o amonio . [5]
El sulfato de aluminio se puede preparar añadiendo hidróxido de aluminio , Al(OH) 3 , al ácido sulfúrico , H 2 SO 4 :
o calentando aluminio en una solución de ácido sulfúrico:
Los esquistos de alumbre empleados en la fabricación de sulfato de aluminio son mezclas de pirita de hierro , silicato de aluminio y varias sustancias bituminosas , y se encuentran en la Alta Baviera , Bohemia , Bélgica y Escocia . Estos se tuestan o se exponen a la acción de la intemperie del aire. En el proceso de tostado, se forma ácido sulfúrico y actúa sobre la arcilla para formar sulfato de aluminio, una condición similar a la que se produce durante la intemperie. Ahora la masa se extrae sistemáticamente con agua y se prepara una solución de sulfato de aluminio de gravedad específica 1,16. Esta solución se deja reposar durante algún tiempo (para que el sulfato de calcio y el sulfato de hierro (III) básico se puedan separar), y luego se evapora hasta que el sulfato de hierro (II) cristaliza al enfriarse; luego se extrae y se evapora hasta que alcanza una gravedad específica de 1,40. Ahora se deja reposar durante algún tiempo y se decanta de cualquier sedimento. [6]
Para preparar sulfato de aluminio a partir de arcillas o bauxita , el material se calcina suavemente , luego se mezcla con ácido sulfúrico y agua y se calienta gradualmente hasta que hierve; si se utiliza ácido concentrado, generalmente no se requiere calor externo, ya que la formación de sulfato de aluminio es exotérmica . Se deja reposar durante algún tiempo y se extrae la solución transparente.
Cuando se utiliza criolita como mineral, se mezcla con carbonato de calcio y se calienta. De esta manera se forma aluminato de sodio ; luego se extrae con agua y se precipita ya sea con bicarbonato de sodio o haciendo pasar una corriente de dióxido de carbono a través de la solución. Luego, el precipitado se disuelve en ácido sulfúrico. [6]
El sulfato de aluminio se utiliza a veces en la industria alimentaria humana como agente reafirmante, donde adquiere el número E E520 , y en la alimentación animal como bactericida . En los Estados Unidos, la FDA lo clasifica como " generalmente reconocido como seguro " sin límite de concentración. [7] El sulfato de aluminio se puede utilizar como desodorante , astringente o como astringente para heridas superficiales por afeitado. [ cita requerida ] El sulfato de aluminio se utiliza como mordiente en el teñido y la estampación de textiles .
Es un adyuvante común de vacunas y funciona "facilitando la liberación lenta del antígeno del depósito de vacuna formado en el sitio de inoculación ". [ cita requerida ]
El sulfato de aluminio se utiliza en la purificación del agua y para la eliminación química del fósforo de las aguas residuales . Hace que las impurezas suspendidas se coagulen en partículas más grandes y luego se depositen en el fondo del recipiente (o se filtren) más fácilmente. Este proceso se llama coagulación o floculación . Las investigaciones sugieren que en Australia, el sulfato de aluminio utilizado de esta manera en el tratamiento del agua potable es la principal fuente de gas de sulfuro de hidrógeno en los sistemas de alcantarillado sanitario . [8] Un incidente de aplicación incorrecta y excesiva en 1988 contaminó el suministro de agua de Camelford en Cornwall .
El sulfato de aluminio se ha utilizado como método de remediación de la eutrofización en lagos poco profundos. Funciona reduciendo la carga de fósforo en los lagos. [9] [10]
Cuando se disuelve en una gran cantidad de agua neutra o ligeramente alcalina, el sulfato de aluminio produce un precipitado gelatinoso de hidróxido de aluminio , Al(OH) 3 . Al teñir e imprimir telas, el precipitado gelatinoso ayuda a que el tinte se adhiera a las fibras de la ropa al hacer que el pigmento sea insoluble.
El sulfato de aluminio se utiliza a veces para reducir el pH del suelo del jardín, ya que se hidroliza para formar el precipitado de hidróxido de aluminio y una solución de ácido sulfúrico diluido . Un ejemplo de lo que puede hacer el cambio del nivel de pH del suelo a las plantas es visible al observar la Hydrangea macrophylla . El jardinero puede agregar sulfato de aluminio al suelo para reducir el pH, lo que a su vez hará que las flores de la hortensia se vuelvan de un color diferente (azul). El aluminio es lo que hace que las flores sean azules; a un pH más alto, el aluminio no está disponible para la planta. [11]
En la industria de la construcción se utiliza como impermeabilizante y acelerador del hormigón . Otro uso es como agente espumante en espumas ignífugas .
También puede ser muy eficaz como molusquicida , [12] matando babosas españolas .
Los mordientes triacetato de aluminio y sulfacetato de aluminio se pueden preparar a partir de sulfato de aluminio, determinándose el producto formado por la cantidad de acetato de plomo (II) utilizada: [13]
El compuesto se descompone en γ-alúmina y trióxido de azufre cuando se calienta entre 580 y 900 °C. Se combina con agua formando sales hidratadas de diversas composiciones.
El sulfato de aluminio reacciona con el bicarbonato de sodio al que se ha añadido estabilizador de espuma, produciendo dióxido de carbono para espumas extintoras de incendios :
El dióxido de carbono queda atrapado por el estabilizador de espuma y crea una espuma espesa que flotará sobre los combustibles de hidrocarburos y sellará el acceso al oxígeno atmosférico , sofocando el incendio . La espuma química no era adecuada para su uso en disolventes polares como el alcohol , ya que el combustible se mezclaría con la capa de espuma y la descompondría. El dióxido de carbono generado también servía para impulsar la espuma fuera del recipiente, ya fuera un extintor portátil o una instalación fija que utilizara mangueras. La espuma química se considera obsoleta en los Estados Unidos y ha sido reemplazada por espumas mecánicas sintéticas, como la AFFF , que tienen una vida útil más larga, son más efectivas y más versátiles, aunque algunos países como Japón y la India siguen utilizándola. [ cita requerida ]
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