Синтез алюмокалиевых квасцов K2SO4*Al2 (SO4) 3*24H20

Федеральное агентство по образованию Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. Ульянова Химико-фармацевтический факультет Кафедра неорганической, общей и аналитической химии Курсовая работа по дисциплине: «Неорганическая химия»

Тема:

Синтез алюмокалиевых квасцов K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*24H₂0

Чебоксары-2014

1. Литературная часть

1.1 Алюминий

1.2 Историческая справка

1.3 Нахождение в природе

1.4 Получение

1.5 Физические свойства алюминия

1.6 Химические свойства

1.7 Лечебные свойства алюмокалиевых квасцов

1.8 Косметические свойства

1.9 Другое применение

1.10 Алюминий в организме

1.11 Геохимия алюминия

1.12 Применение чистого алюминия

2. Экспериментальная часть Вывод Список литературы Приложение

Пероральные препараты алюминия хорошо известны и широко применяются в медицинской практике. Используются их антрацитные, адсорбирующие, обволакивающие, защитные и обезболивающие свойства.

Для купирования изжоги, дискомфорта, диспепсических явлений, лечения гиперацидного гастрита и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки назначают «Антацид», «Алюмаг», «Альмагель» и «Альмагель-а», «Гастал» «Гелюзил, «Маалокс», «Тисацид», «Альфа-гель», «Фосфалюгель», «Гастралюгель», «Алюгастрин» и другие алюминий-содержащие препараты В то же самое время незаслуженно забыты препараты алюминия для наружного применения — жженые квасцы. Они практически уступили свое место дорогостоящим зарубежным аналогам. Хотя в «Государственном реестре лекарственных средств за 2000 г.», препараты квасцов и упомянуты, в аптеке покупателю, как правило, говорят, что они сняты с производства. А поскольку это далеко не так, я хочу рассказать о них подробнее.

Цель работы: получить алюмокалиевые квасцы K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*24H₂0.

Для решения поставленной цели нужно рассмотреть ряд сопутствующих задач.

Задачи:

1) рассмотреть основные правила проделывания данного химического анализа;

2) изучить литературные данные о физических свойствах алюмокалиевых квасцов;

3) ознакомиться с основными методами химического анализа для получения соли K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*24H₂0.

1. Литературная часть

1.1 Алюминий

Aluminium, (лат.), — в периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы. Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s₂2s₂2p₆3s₂3p₁. Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный — 0,126 нм, условный радиус иона Al³⁺ — 0,057 нм. Энергия ионизации Al — Al⁺ 5,99 эВ.

Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3. Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Благодаря этому его координационное число в соединениях может равняться не только 4 (AlCl^4-, AlH^4-, алюмосиликаты), но и 6 (Al₂O₃, [Al (OH₂)₆]³⁺).

1.2 Историческая справка

Название алюминий происходит от лат. alumen — так еще за 500 лет до н.э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский ученый X.К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный АlСl₃ и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый алюминий. Первый промышленного способ производства алюминия предложил в 1854 французский химик А.Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида алюминия и натрия Na₃AlCl₆ металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, алюминий на первых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 годы было получено всего 200 т Алюминия. Современный способ получения алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава разработан в 1886 году одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.

1.3 Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. На его долю приходится 5,5−6,6 мол. Доли % или 8 масс.%. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах. Чрезвычайно распространенным продуктом разрушения образованных ими горных пород является глина, основной состав которой отвечает формуле Al₂O₃^.2SiO₂^.2H₂O. Из других природных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al₂O₃^.xH₂O и минералы корунд Al₂O₃ и криолит AlF₃^.3NaF.

1.4 Получение

В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al₂O₃ в расплавленном криолите. Al₂O₃ должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Температура плавления Al₂O₃ около 2050^оС, а криолита — 1100^оС. Электролизу подвергают расплавленную смесь криолита и Al₂O₃, содержащую около 10 масс. % Al₂O₃, которая плавится при 960^оС и обладает электрической проводимостью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. При добавлении AlF₃, CaF₂ и MgF₂ проведение электролиза оказывается возможным при 950^оС.

Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды располагаются сверху: это — алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами.

Al₂O₃ = Al³⁺ + AlO₃^3-

На катоде выделяется жидкий алюминий:

Al³⁺ + 3е^- = Al

Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается. На аноде выделяется кислород:

4AlO₃^3- — 12е^- = 2Al₂O₃ + 3O₂

Кислород окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания углерода анод наращивают.

Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости.

1.5 Физические свойства алюминия

Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Алюминий хорошо сваривается газовой, контактной и других видами сварки. Решетка алюминия кубическая гранецентрированная с параметром, а = 4,0413 Е.

Свойства алюминия, как и всех металлов, в значит, степени зависят от его чистоты.

Свойства алюминия особой чистоты (99,996%):

плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м³;

t_пл 660,24°С;

t_кип около 2500 °C;

коэффициент термического расширения (от 20° до 100°С) 23,86· 10^-6;

теплопроводность (при 190°С) 343 вт/м· К [0,82 кал/(см· сек·°С)],

удельная теплоемкость (при 100°С) 931,98 дж/кг· К [0,2226 кал/(г· °С)];

электропроводность по отношению к меди (при 20°С) 65,5%.

Алюминий обладает невысокой прочностью (предел прочности 50−60 Мн/м²), твердостью (170 Мн/м² по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50%). При холодной прокатке предел прочности алюминия возрастает до 115 Мн/м², твердость — до 270 Мн/м², относительное удлинение снижается до 5% (1 Мн/м²~ и 0,1 кгс/мм²).

Алюминий хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al₂О₃, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства.

Прочность оксидной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органических кислотами, пищевыми продуктами.

1.6 Химические свойства

При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом — при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует.

По отношению к воде алюминий вполне устойчив. Но если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то происходит энергичная реакция:

2Al + 6H₂O = 2Al (OH)₃ + 3H₂

Сильно разбавленные, а также очень концентрированные HNO3 и H2SO4 на алюминий почти не действуют (на холоду), тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется. Чистый алюминий довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический металл в ней растворяется.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na [Al (OH)₄]

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой, вытесняя из нее водород:

2Al + 6H₂O = 2Al (OH)₃ + 3H₂

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Al (OH)₃ + NaOH = Na [Al (OH)₄]

Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na [Al (OH)₄] + 3H₂

Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na₂CO₃.

В ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трехвалентен.

Соединение алюминия с кислородом сопровождается громадным выделением тепла (1676 кДж/моль Al₂O₃), значительно большим, чем у многих других металлов. В виду этого при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и др.) в свободном состоянии.

Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в частности стыков трамвайных рельсов. Применяемая смесь («термит») состоит обычно из тонких порошков алюминия и Fe₃O₄. Поджигается она при помощи запала из смеси Al и BaO₂. Основная реакция идет по уравнению:

8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe + 3350 кДж Причем развивается температура около 3000^оС.

Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050^оС) и нерастворимую в воде массу. Природный Al₂O₃ (минерал корунд), а также полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al₂O₃ (т.н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.

Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. д. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются Al₂O₃, получаемым сплавлением боксита (техническое название — алунд).

Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда — красный рубин — примесь хрома — и синий сапфир — примесь титана и железа — драгоценные камни. Их получают так же искусственно и используют для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т. п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr₂O₃, применяют в качестве квантовых генераторов — лазеров, создающих направленный пучок монохроматического излучения.

Ввиду нерастворимости Al₂O₃ в воде отвечающий этому оксиду гидроксид Al (OH)₃ может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. При действии щелочей ионами OH — постепенно замещаются в аквокомплексах [Al (OH₂)₆]³⁺ молекулы воды:

[Al (OH₂)₆]³⁺ + OH^- = [Al (OH) (OH₂)₅]²⁺ + H₂O

[Al (OH) (OH₂)₅]²⁺ + OH^- = [Al (OH)₂(OH₂)₄]⁺ + H₂O

[Al (OH)₂(OH₂)₄]⁺ + OH^- = [Al (OH)₃(OH₂)₃]⁰ + H₂O

Al (OH)₃ представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке NH₄OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида — алюмогель используется в технике в качестве адсорбента.

При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + Al (OH)₃ = Na [Al (OH)₄]

Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи. Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al₂O₃ с оксидами соответствующих металлов). Образуются метаалюминаты, по своему составу производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO₂. Большинство из них в воде нерастворимо.

С кислотами Al (OH)₃ образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.

В водной среде анион Al³⁺ непосредственно окружен шестью молекулами воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:

[Al (OH₂)₆]³⁺ + H₂O = [Al (OH) (OH₂)₅]²⁺ + OH₃⁺

Константа его диссоциации равна 1^.10^-5, т. е. он является слабой кислотой (близкой по силе к уксусной). Октаэдрическое окружение Al³⁺ шестью молекулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия.

Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремниекислородных тетраэдров SiO₄⁴ — заменена на алюмокислородные тетраэдры AlO₄^5- Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры. Главные их представители — минералы ортоклаз K₂Al₂Si₆O₁₆ или K₂O^.Al₂O₃^.6SiO₂

альбит Na₂Al₂Si₆O₁₆ или Na₂O^.Al₂O₃^.6SiO₂

анортит CaAl₂Si₂O₈ или CaO^.Al₂O₃^.2SiO₂

Очень распространены минералы группы слюд, например мусковит Kal₂(AlSi₃O₁₀) (OH)₂. Большое практическое значение имеет минерал нефелин (Na, K)₂[Al₂Si₂O₈], который используется для получения глинозема содовых продуктов и цемента. Это производство складывается из следующих операций: a) нефелин и известняк спекают в трубчатых печах при 1200^оС:

(Na, K)₂[Al₂Si₂O₈] + 2CaCO₃ = 2CaSiO₃ + NaAlO₂ + KAlO₂ + 2CO₂

б) образовавшуюся массу выщелачивают водой — образуется раствор алюминатов натрия и калия и шлам CaSiO₃:

NaAlO₂ + KAlO₂ + 4H₂O = Na [Al (OH)₄] + K [Al (OH)₄]

в) через раствор алюминатов пропускают образовавшийся при спекании CO₂:

Na [Al (OH)₄] + K [Al (OH)₄] + 2CO₂ = NaHCO₃ + KHCO₃ + 2Al (OH)₃

г) нагреванием Al (OH)₃ получают глинозем:

2Al (OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O

д) выпариванием маточного раствора выделяют соду и поташ, а ранее полученный шлам идет на производство цемента.

При производстве 1 т Al₂O₃ получают 1 т содопродуктов и 7.5 т цемента.

Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену. Такие силикаты — природные и особенно искусственные — применяются для водоумягчения. Кроме того, благодаря своей сильно развитой поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, т. е. как материалы, пропитываемые катализатором.

Галогениды алюминия в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF₃ сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF₃ основан на действии безводного HF на Al₂O₃ или Al:

Al₂O₃ + 6HF = 2AlF₃ + 3H₂O

Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl₃, AlBr₃ и AlI₃ дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ.

Плотности паров AlCl₃, AlBr₃ и AlI₃ при сравнительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам — Al₂Hal₆. Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а каждый из центральных атомов галогена — с обоими атомами алюминия. Из двух связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной, причем алюминий функционирует в качестве акцептора.

С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют комплексные соединения, главным образом типов M₃[AlF₆] и M[AlHal₄] (где Hal — хлор, бром или иод). Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl₃ в качестве катализатора (при переработке нефти и при органических синтезах).

Из фторалюминатов наибольшее применение (для получения Al, F₂, эмалей, стекла и пр.) имеет криолит Na₃[AlF₆]. Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой:

2Al (OH)₃ + 12HF + 3Na₂CO₃ = 2Na₃[AlF₆] + 3CO₂ + 9H₂O

Хлоро-, бромои иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов.

Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую аморфную массу состава (AlH₃)_n. Разлагается при нагревании выше 105^оС с выделением водорода.

При взаимодействии AlH₃ с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты:

LiH + AlH₃ = Li[AlH₄]

Гидридоалюминаты — белые твердые вещества. Бурно разлагаются водой. Они — сильные восстановители. Применяются (в особенности Li[AlH₄]) в органическом синтезе.

Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃^.18H₂O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.

Алюмокалиевые квасцы KAl (SO₄)₂^.12H₂O — большие прозрачные бесцветные октаэдрической формы кристаллы сладкого вяжущего вкуса; плохо растворимы в холодной воде, хорошо — в горячей; на воздухе почти не выветриваются. При 92 °C алюмокалиевые квасцы плавятся в кристаллизационной воде, при 120 °C теряют кристаллизационную воду, превращаясь в «жженные квасцы» — белый порошок, плохо растворимый в воде. получили свое название еще в XV веке от славянского «кысати», «киснуть», за их вяжущий вкус.

алюминий лечебный косметический алюмокалиевый

1.7 Лечебные свойства алюмокалиевых квасцов

Используется в составе ранозаживляющих средств, как вяжущее, прижигающее и кровеостанавливающее средство.

Противовоспалительный эффект квасцов складывается из совокупности вяжущего и подсушивающего действий. В больших концентрациях квасцы обладают прижигающим и кровоостанавливающим действием. Дезинфицирующее (обеззараживающее) свойство квасцов связано, во-первых, с тем, что они обездвиживают микроорганизмы (фиксируют их), а во-вторых, входящий в их состав алюминий обладает антимикробным действием. Перечисленные качества квасцов позволяют использовать их при различных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.

Квасцы как вяжущие средства образуют на месте контакта с кожей и слизистыми оболочками пленочку, защищающую нервные окончания кожи и слизистых оболочек от воздействия различных раздражающих агентов. При этом стихают субъективные ощущения напряжения, болезненности, жжения, зуда. Высушивающее действие квасцов обусловлено тем, что они уплотняют стенки капилляров и мелких сосудов, уменьшая пропотевание тканевой жидкости, гиперемию и отек. Квасцы позволяют устранить острые воспалительные явления при дерматите, опрелости, токсикодермии, экзематизированном нейродермите, экземе, дисгидротическом микозе, уменьшить болезненность, жжение и зуд при стоматите, гингивите, вульвовагините, баланите, блефароконъюнктивите. С помощью квасцов можно разрушить (прижечь) остроконечные кондиломы и устранить кровотечение при мелких порезах во время бритья. Квасцы можно использовать для лечения жирной себореи, а также для приведения в порядок жирной, пористой, «вялой», увядающей кожи.

Незаменимы квасцы при локальной повышенной потливости — гипергидрозе, который способствует возникновению и развитию грибковых заболеваний стоп (микозов). Борьба с гипергидрозом является важным моментом в профилактике микозов стоп и их осложнений, и использование жженых квасцов в виде порошка и присыпок может оказать помощь в этой борьбе.

1.8 Косметические свойства

Применяются в косметологии в составе антиперспирантов и средств по уходу за кожей. Квасцы снижают секрецию потовых и сальных желез, являясь довольно сильными антиперспирантами, а также оказывают дезодорирующий эффект. Они могут быть использованы для всех типов кожи. Особенно полезным является тот фактор, что их можно использовать для маленьких детей.

Многие соединения алюминия, которые обычно используются в дезодорантах-антиперспирантах, проникают в кровь, очень медленно выводятся из организма и накапливаются во внутренних органах. Кроме этого, они способны образовывать пробки в протоках потовых желез, с последующим нарушением функционирования желез. Этот факт вызывает серьезные опасения медиков.

В отличие от этих соединений, алюмокалиевые квасцы не проникают в клетки и не нарушают работу потовых желез. Действие квасцов основано не на блокировании потовых желез или закупорке пор, а на его высоких адсорбционных свойствах. Он обезвоживает и, следовательно, губит бактериальные клетки, чья жизнедеятельность и является источником запаха.

Действительно справляясь со своей задачей, в отличие от современных дезодорантов, он, в отличие от них же, не вызывает аллергии и может без опаски использоваться астматиками и беременными женщинами.

Кроме того, дезодорант на основе квасцов обладает целым рядом других полезных свойств:

— устраняет зуд и отечность от укусов комаров и мошек

— изумительно помогает при пародонтозе и кровоточивости десен

— обладая вяжущим действием, может использоваться после бритья, предупреждая раздражение кожи и заживляя мелкие порезы

— отлично справляется с молочницей у женщин-моментально снимает аллергический зуд

— убирает запахи чеснока, рыбы, отбеливателя с Ваших рук

1.9 Другое применение

Квасцы алюмокалиевые технические (калий-алюминий дисульфат) применяются в меховой и кожевенной промышленности для выделки меха и кожи. Также применяются в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве коагулянта. Также алюмокалиевые квасцы применяются для очистки питьевых и сточных вод промышленных, коммунальных и пр., а также как разрыхлитель при выпечке хлебобулочных изделий и в качестве регулятора кислотности и стабилизатора.

Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе — уксуснокислую соль) Al (CH₃COO)₃, используемый при крашении тканей (в качестве протравы) и в медицине (примочки и компрессы). Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах.

1.10 Алюминий в организме

Алюминий входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10^-3 до 10^-5% алюминия (на сырое вещество). Алюминий накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание алюминия колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (желтая репа), в продуктах животного происхождения — от 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание алюминия достигает 35−40 мг.

Известны организмы — концентраторы алюминия, например, плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% алюминия, моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2−0,8% алюминия. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, алюминий нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

1.11 Геохимия алюминия

Геохимические черты алюминия определяются его большим сродством к кислороду (в минералах алюминий входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород алюминий входит в кристаллическую решетку полевых шпатов, слюд и других минералов — алюмосиликатов.

В биосфере алюминий — слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, алюминий мигрирует в почвах и водах в виде органоминеральных коллоидных соединений; алюминий адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв.

Связь алюминия с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы — гидрооксиды алюминия — бемит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть алюминия входит в состав алюмосиликатов — каолинита, бейделлита и других глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление алюминия в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы.

В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озерах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, алюминий почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция алюминия в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые алюминием. В местах смещения кислых вод с щелочными — морскими (в устьях рек и других), алюминий осаждается с образованием бокситовых месторождений.

1.12. Применение чистого алюминия

Сочетание физических, механических и химических свойств алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с других металлами.

В электротехнике алюминий успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например, в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах (электрическая проводимость алюминия достигает 65,5% электрической проводимости меди, и он более чем в три раза легче меди; при поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, масса проводов из алюминий вдвое меньше медных).

Сверхчистый алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности оксидной пленки алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый алюминий, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа А_III B_V, применяемых для производства полупроводниковых приборов.

Чистый алюминий используют в производстве разного рода зеркальных отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т. д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла.

Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление алюминия для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии алюминий (помимо сплавов на его основе) — одна из самых распространенных легирующих добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют алюминий также для раскисления стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе Алюминия методом порошковой металлургии создан САП (спеченный алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300 °C большой жаропрочностью.

Алюминий используют в производстве взрывчатых веществ (аммонал, алюмотол). Широко применяют различные соединения алюминия.

Производство и потребление алюминия непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка.

2. Экспериментальная часть

Оборудования: фарфоровая чашка, пробирки с штативом, воронка Бюхнера, стеклянная палочка, водяная баня, измерительные стаканы.

Реактивы: сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃, сульфат калия (K₂SO₄).

Приготовление алюмокалиевых квасцов:

Алюмокалиевые квасцы можно получить, сливая растворы сернокислого алюминия и сернокислого калия.

Растворили 10 г Al₂(SO₄)₃ в 20 мл воды и отфильтровали. Отдельно приготовили раствор 3 г K₂SO₄ в 20 мл H₂O. Растворы слили вместе, выпарили на водяной бане до начала кристаллизации и быстро охладили при перемешивании. Выпавшие кристаллы отсасывали на воронке Бюхнера, растворили в минимальном количестве горячей H₂O и вновь охладили. Рассчитали выход препарата.

Расчёты:

Дано:

m (Al₂(SO₄)₃) =10 г

m (K₂SO₄) =3 г

V (H₂O) =20 мл Найти: w-?

Решение:

K₂SO₄+Al₂(SO₄)₃+24H₂O = 2KAl (SO₄)₂*12H₂O

1) найдём количества вещества исходных веществ:

n (K₂SO₄) = m/M=3г/ 174г/моль = 0,017 моль

n (Al₂(SO₄)₃) = 10 г/342 г/моль = 0,029 моль

n (H₂O) = 20г/18г/моль Считаем по недостатку, в данном случае считаем по K₂SO₄

2) обозначим K₂SO₄ = х Сделаем пропорцию:

m (K₂SO₄)/ M (K₂SO₄) = m (2KAl (SO₄)₂*12H₂O) /M (2KAl (SO₄)₂*12H₂O)

3г/174г/моль = х / 948г/моль отсюда х = 16,3 г (теоретический)

16,3 г — 100%

7,2 г — х%

Отсюда х = 7,2г*100/16,3 = 44,2%

Вывод:

1. Провели литературный обзор по синтезу, физико-химическим свойствам, распространению в природе и применению.

2. Провели экспериментальную работу по синтезу алюмокалиевых квасцов.

3. Взаимодействием сернокислого алюминия и сернокислого калия получили алюмокалиевые квасцы с выходом

Заключение

В данной работе не представляется возможным описать все многообразие рецептов, в которых используются жженые квасцы. Однако даже из приведенных выше кратких данных ясно следует, что было бы весьма полезно возродить интерес врачей и пациентов к этому эффективному и недорогому терапевтическому средству.

Список использованной литературы:

1. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. Издательство «Высшая школа». Москва, 2001, 743 с.

2. Б. В. Некрасов, Основы общей химии, том 2. «Химия». Москва, 1973, 690 с.

3. Н. Л. Глинка «Общая химия». Издательство «Химия», 1973. 263 с.

4. Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. «Химия», Москва, 2000, 480 с.

5. Неорганические синтезы (сборник 2). Издательство иностранной литературы. Москва, 1951.

6. Г. Реми. Курс неорганической химии, том 2. Издательство «Мир». Москва, 1966,837 с.

7. М. Х. Карапетьянц, С. И. Дракин. Общая и неорганическая химия. «Химия». Москва, 1973, 690 с.

Приложение

Рис. 1. Алюмокалиевые квасцы Рис. 2. Алюмокалиевые квасцы Рис. 3. Чистый дезодорант из квасцов Рис. 4. Кристаллы алюмокалиевых квасцов