SULFATE D'ALUMINIUM (AL2 (SO4) 3): STRUCTURE, UTILISATIONS, TOXICITÉ - CHIMIE - 2025

Le sulfate d'aluminium est un sel d'aluminium inorganique de formule A le ₂ (SO ₄) _3, généralement considéré comme un cristal solide blanc brillant. La couleur du composé sera influencée par sa concentration en fer et toutes autres impuretés. Il existe deux principaux types de sulfate d'aluminium: A et B.

L'image du bas montre des cristaux blancs de sulfate d'aluminium hydraté. L'absence de colorations brunes peut être notée, indicative des ions de fer dans le réseau cristallin.

Source: Martin Walker via Wikimedia Commons

Le sulfate d'aluminium est un sel très soluble dans l'eau et dans la nature il est rare de le trouver sous sa forme anhydre. Il est généralement hydraté sous forme de sulfate d'aluminium octadécahydraté ou hexadécahydraté.

De même, il peut former des sels doubles avec le potassium et avec l'ammonium, des composés connus sous le nom d'alun. Cela peut être en partie dû à l'affinité de l'eau contenue dans les hydrates pour retenir des ions autres que l'aluminium.

Le sulfate d'aluminium peut être décomposé par l'action de l'eau en hydroxyde d'aluminium et acide sulfurique. Cette propriété a permis son utilisation comme acidifiant du sol.

C'est aussi un composé toxique, surtout au contact de sa poussière. Cependant, il a une myriade d'utilisations et d'applications allant de la purification de l'eau en utilisant la méthode de coagulation, en passant par son utilisation dans diverses industries, jusqu'à son utilisation à des fins thérapeutiques.

Structure

Source: Gabriel Bolívar

Le sulfate d'aluminium a un rapport de deux cations Al ³⁺ pour trois anions SO ₄ ^2- (image du haut), ce qui peut être vu directement dans sa formule chimique Al ₂ (SO ₄) ₃.

Notez que Al ³⁺ est de couleur grisâtre, tandis que le SO ₄ ^2- est jaune (en raison de l'atome de soufre) et rouge (en raison des atomes d'oxygène).

La structure illustrée correspond à la forme anhydre d'Al ₂ (SO ₄) ₃, car aucune molécule d'eau n'interagit avec les ions. Dans ses hydrates, cependant, l'eau peut être attirée par les centres positifs de Al ³⁺, ou par les tétraèdres négatifs de SO ₄ ^2- au moyen de liaisons hydrogène (HOH-O-SO ₃ ^2-).

Al ₂ (SO ₄) ₃ ∙ 18H ₂ O, par exemple, contient 18 molécules d'eau dans sa structure solide. Certains d'entre eux peuvent être en contact direct avec Al ³⁺ ou SO ₄ ^2-. En d'autres termes: le sulfate d'aluminium peut avoir de l'eau de coordination interne ou externe.

De même, sa structure peut héberger d'autres cations tels que Fe ³⁺, Na ⁺, K ⁺, etc. Mais pour cela, la présence de plus d'anions SO ₄ ^2- est nécessaire. Pour que? Pour neutraliser l'augmentation des charges positives due aux impuretés métalliques.

Le sulfate d'aluminium peut avoir de nombreuses structures, bien que ses hydrates aient tendance à adopter le système cristallin monoclinique.

Proprietes physiques et chimiques

Apparence

Il se présente sous la forme d'un solide avec des cristaux blancs brillants, des granules ou de la poudre.

Poids moléculaire

342,31 g / mol (anhydre).

Odeur

C'est inodore

Goût

Saveur sucrée modérément astringente.

Point de fusion

770 ° C sous forme anhydre (86,5 ° C sous forme octadécahydratée)

Solubilité dans l'eau

31,2 g / 100 ml à 0 ° C; 36,4 g / 100 ml à 20 ° C et 89 g / 100 ml à 100 ° C

Densité

2,67 à 2,71 g / cm ³.

Solubilité

Légèrement soluble dans l'alcool éthylique.

La pression de vapeur

Essentiellement zéro.

Stabilité

Stable dans l'air.

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé, autour de son point de fusion, il peut se décomposer, émettant notamment de l'oxyde de soufre, un gaz toxique.

Corrosivité

Les solutions de sulfate d'aluminium sont corrosives pour l'aluminium. De plus, le composé peut corroder les métaux en présence d'humidité.

pKa

3,3 à 3,6. Et son pH est de 2,9 ou plus dans une solution aqueuse à 5%.

À quoi ça sert (utilisations)

Coagulation ou floculation de l'eau

-Lorsqu'il est mélangé à de l'eau (potable, servie ou déchet), le sulfate d'aluminium produit de l'hydroxyde d'aluminium, qui forme des complexes avec les composés et les particules en solution, accélérant leur sédimentation, qui en l'absence de traitement avec du sulfate d'aluminium cela prendrait beaucoup de temps.

-Le sulfate d'aluminium est également utilisé pour nettoyer l'eau de piscine, ce qui la rend plus attrayante à utiliser.

-Grâce à l'utilisation de sulfate d'aluminium, on obtient une eau dépourvue de turbidité et de couleur, augmentant sa potabilité en facilitant le nettoyage de l'eau. Malheureusement, cette méthode de purification peut conduire à une concentration légèrement accrue d'aluminium dans l'eau.

-L'aluminium est un métal très toxique qui s'accumule dans la peau, le cerveau et les poumons, provoquant de graves troubles. De plus, on ne sait pas quelle fonction il remplit chez les êtres vivants.

-L'Union européenne exige que la limite maximale autorisée d'aluminium dans l'eau ne dépasse pas 0,2 mg / l. Pendant ce temps, l'Enviromental Protection Agency des États-Unis exige que la limite maximale de contamination de l'eau par l'aluminium ne dépasse pas 0,05-0,2 mg / l.

-Le traitement des eaux usées ou des eaux usées avec du sulfate d'aluminium permet l'élimination ou la réduction du phosphore qu'elles contiennent, de manière économique.

Utilisation comme mordant d'encre et dans la fabrication du papier

-Le sulfate d'aluminium a été utilisé comme mordant de colorants ou d'encres, aidant à se fixer sur le matériau à teindre. Son action fixante est due à l'Al (OH) ₃, dont la consistance gélatineuse collabore à l'adsorption des colorants sur les textiles.

-Bien qu'il soit utilisé depuis environ 2000 avant JC pour le but décrit, seuls les colorants organiques nécessitent des mordants. Les colorants synthétiques, par contre, ne nécessitent pas de mordants pour faire leur travail.

-Il a été déplacé de la fabrication du papier, mais il est toujours utilisé dans la production de pâte à papier. Il élimine ses impuretés et a également été utilisé pour lier les matériaux, neutraliser les charges et calibrer la colophane.

Usages industriels

-Utilisé dans l'industrie de la construction afin d'accélérer la prise du béton. De plus, il est utilisé dans l'imperméabilisation des constructions.

-Dans l'industrie des savons et des graisses, il est utilisé dans la production de glycérine.

-Il est utilisé dans l'industrie pétrolière dans la production de catalyseurs synthétiques qu'ils utilisent lors de leur fonctionnement.

-Il est utilisé dans l'industrie pharmaceutique comme astringent dans la préparation de médicaments et de cosmétiques.

-Il participe à l'élaboration de colorants comme le carmin. Il est également utilisé comme colorant dans la fabrication de caoutchoucs synthétiques de styrène butadiène.

-Dans l'industrie de la fabrication du sucre, il est utilisé comme purificateur de mélasse de canne à sucre.

-Il est utilisé dans la fabrication de déodorants. Parce que? Car il provoque un rétrécissement des canaux des glandes sudoripares, limitant ainsi l'accumulation de sueur, un milieu nécessaire à la croissance des bactéries odorantes.

-Il est utilisé dans le tannage du cuir, procédé nécessaire à son utilisation. De plus, il est utilisé dans la fabrication d'engrais.

-Il est utilisé comme additif dans la préparation de peintures, adhésifs et mastics, ainsi que des produits de nettoyage et d'entretien des meubles.

Utilisations médicinales et thérapeutiques

-Le sulfate d'aluminium est un adjuvant immunitaire. Par conséquent, il remplit la fonction de traiter les antigènes de telle manière que lorsqu'ils sont libérés dans leur site d'action, ils produisent une plus grande production d'anticorps contre les antigènes qui ont été inoculés.

-L'adjuvant de Freund et le BCG, ainsi que d'autres adjuvants, y compris des adjuvants endogènes tels que les interleukines, ne sont pas spécifiques des antigènes, permettant une augmentation du rayon d'action immunitaire. Cela a permis le développement de vaccins contre de nombreuses maladies.

-L'action coagulante du sulfate d'aluminium a permis l'élimination de nombreux virus dans l'eau traitée, entre autres: Q beta, MS2, T4 et P1. Les résultats indiquent que le traitement de l'eau avec du sulfate d'aluminium produit une inactivation de ces virus.

-Le sulfate d'aluminium s'utilise sous forme de stick ou sous forme de poudre dans le traitement des petites plaies superficielles ou abrasions produites lors du rasage.

-Il est utilisé dans la fabrication d'acétate d'aluminium, un composé utilisé dans le traitement de certaines affections de l'oreille. Il a également été utilisé, sans succès significatif, pour atténuer les conséquences des piqûres de fourmis de feu.

-Les solutions de sulfate d'aluminium sont utilisées, à une concentration de 5% à 10%, dans le traitement local des ulcères qui permettent le contrôle de leurs sécrétions.

-L'action astringente du sulfate d'aluminium contracte les couches superficielles de la peau, coagule les protéines et guérit les plaies.

Autres utilisations

-Le sulfate d'aluminium aide à contrôler la croissance excessive des algues dans les étangs, les lacs et les ruisseaux. Il est également utilisé dans l'élimination des mollusques, entre autres la limace espagnole.

-Les jardiniers appliquent ce composé pour acidifier les sols alcalins. Au contact de leur eau, le sulfate d'aluminium se décompose en hydroxyde d'aluminium et dilue l'acide sulfurique. Ensuite, l'hydroxyde d'aluminium précipite, laissant l'acide sulfurique en solution.

-L'acidification des sols due à l'acide sulfurique se visualise de manière très créative, en raison de l'existence d'une plante appelée Hydrangea, dont les fleurs deviennent bleues en présence d'un sol acide; c'est-à-dire qu'ils sont sensibles et réagissent aux changements de pH.

-Le sulfate d'aluminium est impliqué dans la production d'une mousse pour combattre et contrôler le feu. Comment? Réagit avec le bicarbonate de sodium, libérant du CO ₂. Ce gaz bloque l'accès de l' O ₂ au site de combustion du matériau; et par conséquent le cessez-le-feu qui se développait.

Production de sulfate d'aluminium

Le sulfate d'aluminium est synthétisé en faisant réagir un composé riche en aluminium, tel que la bauxite minérale, avec de l'acide sulfurique à des températures élevées. L'équation chimique suivante représente la réaction:

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

Le sulfate d'aluminium peut également être formé par une réaction de neutralisation entre l'hydroxyde d'aluminium et l'acide sulfurique, selon la réaction suivante:

2 Al (OH) ₃ + 3 H ₂ SO ₄ + 12 H ₂ O ---> Al ₂ (SO ₄) ₃.18H ₂ O

L'acide sulfurique réagit avec l'aluminium pour former du sulfate d'ammonium et libérer des molécules d'hydrogène sous forme de gaz. La réaction est décrite comme suit:

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

Les types

Le sulfate d'aluminium est classé en deux types: le type A et le type B. Dans le sulfate d'aluminium de type A, les solides sont de couleur blanche et ont une concentration en fer inférieure à 0,5%.

Dans le sulfate d'aluminium de type B, les solides sont de couleur brune et ont une concentration en fer inférieure à 1,5%.

Il existe des industries produisant du sulfate d'aluminium qui ont des critères différents pour sa classification. Ainsi, une industrie rapporte pour sa préparation de sulfate d'aluminium de type A une concentration maximale de 0,1% de fer sous forme d'oxyde ferrique. Alors que pour le type B, ils indiquent une concentration maximale de fer de 0,35%.

Toxicité

-Le sulfate d'aluminium est un composé qui exerce son action toxique par contact avec ses poussières, provoquant ainsi une irritation de la peau, et en cas de contact fréquent, une dermatite.

-Il provoque une forte irritation des yeux, provoquant même des blessures permanentes.

-Son inhalation produit une irritation du nez et de la gorge, ce qui peut provoquer une toux et un enrouement.

-Son ingestion provoque une irritation gastrique, des nausées et des vomissements.

-Il existe des effets toxiques qui, bien qu'ils ne soient pas directement dus au sulfate d'aluminium, sont indirectement dus à son utilisation. C'est le cas de certains effets toxiques de l'aluminium, causés par l'utilisation de sulfate d'aluminium dans la purification de l'eau.

-Les patients dialysés de manière chronique à l'aide de sels préparés dans de l'eau purifiée, grâce à l'utilisation de sulfate d'aluminium, souffrent de troubles de santé très graves. Ces troubles comprennent l'anémie, la démence par dialyse et une augmentation des maladies osseuses.

Références

1. Wikipédia. (2018). Sulfate d'aluminium. Tiré de: en.wikipedia.org
2. Aris Industrial. Solution de sulfate d'aluminium de type A et B. Extrait de: aris.com.pe
3. Christopher Boyd. (9 juin 2014). Principales utilisations industrielles du sulfate d'aluminium. Tiré de: chemservice.com
4. PubChem. (2018). Sulfate d'aluminium anhydre. Tiré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Andesia Chemicals. (20 août 2009). Fiche de sécurité en sulfate d'aluminium.. Tiré de: andesia.com
6. Livre chimique. (2017). Sulfate d'aluminium. Tiré de: Chemicalbook.com