Aluminiumkaliumsulfat

Aluminiumkaliumsulfat, auch Kaliumaluminiumsulfat-Dodecahydrat, Kaliumalaun, Kalialaun oder Alaun (bei Paracelsus Alumen) genannt, bildet farblose oktaederförmige (seltener auch würfelförmige) Kristalle. Die Verbindung gehört zur Gruppe der Alaune. Es ist auch ein wasserfreies Aluminiumkaliumsulfat bekannt, dieses hat jedoch kaum eine Bedeutung.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Aluminiumkaliumsulfat
Andere Namen	Alaun Kaliumalaun Kalialaun Kaliumaluminiumsulfat-Dodecahydrat E 522[1]
Summenformel	KAl(SO4)2 · 12 H2O
Kurzbeschreibung	farblose oktaedrische Kristalle[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 10043-67-1 (wasserfrei)[S 1] 7784-24-9 (Dodecahydrat) EG-Nummer (Listennummer) 616-521-7 ECHA-InfoCard 100.112.464 PubChem 62667 Wikidata Q26840944
Eigenschaften
Molare Masse	474,39 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[2]
Dichte	1,75 g·cm−3[3]
Schmelzpunkt	92,5 °C[3]
Siedepunkt	nicht verfügbar (Kristallwasserabgabe 60–200 °C, Zersetzung 780 °C (wasserfrei))[3]
Löslichkeit	139 g·l−1 in Wasser[3] nahezu unlöslich in Ethanol[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze[4]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Eigenschaften

Die Löslichkeit des Aluminiumkaliumsulfats steigt stark mit der Temperatur. Aus heißer gesättigter Lösung lassen sich große oktaederförmige und würfelförmige Kristalle züchten.

Kalialaun-Kristalle

Verwendung

Es hatte früher Bedeutung in der Gerberei und beim Färben, ist jedoch heute vom Aluminiumsulfat verdrängt.

Noch heute findet es teilweise Verwendung als „Rasierstein“ zur Blutstillung. Aufgrund der geruchshemmenden Wirkung ist es in manchen Deodorants enthalten. Es wirkt als Inhibitor bei der Zersetzung von Schweiß in Buttersäure.

In Lebensmitteln wird es als Festigungsmittel bzw. Stabilisator zugesetzt. Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Bezeichnung E 522 ausschließlich für Eiklar sowie glasiertes, kandiertes oder kristallisiertes Obst und Gemüse zugelassen.^[5]

Es wird unter dem Handelsnamen LMA als Pflanzenschutzmittel gegen Feuerbrand verwendet^[6]; in Deutschland ist es jedoch nur stark begrenzt auf Grund einer Notfallzulassung einsetzbar^[7].

Es wird, mit Lebensmittelfarben gefärbt, in Hobby-Kristallzucht-Experimentierkästen angeboten.

Es ist auch ein wasserfreies Kaliumaluminiumsulfat, KAl(SO₄)₂ bekannt.^[8]

Aluminiumkaliumsulfat wird als Adjuvans in Diphtherieimpfstoffen oder Diphtheriekombinationsimpfstoffen seit Mitte der 1920er Jahre verwendet („Alum“).^[9][10] Es gilt als das erste für Humanimpfstoffe verwendete Adjuvans, eingeführt vom Immunologen Alexander Glenny.^[11] Ursprünglich wurde wasserlösliches KAl(SO₄)₂ direkt mit in einem Phosphatpuffer gelösten Antigen vermischt (Präzipitation). Das Präzipitat ist amorphes Aluminiumkaliumsulfat und hat ähnliche Eigenschaften wie das Adjuvans Aluminiumphosphat.^[9] Mittlerweile wurde es größtenteils durch Aluminiumhydroxid und -phosphat ersetzt.

Kalialaun wird bei der Hortensienzucht eingesetzt zur Blaufärbung der Blüten von Bauernhortensien (Hydrangea macrophylla). Die Pflanzstelle wird dabei beim Setzen der Pflanze mit 5–10 g Kalialaun angereichert und ein- bis zweimal pro Jahr mit der gleichen Menge versetzt. Die Hortensien entwickeln dann eine hellblaue Blüte über die Sommermonate.

Darstellung

Kaliumaluminiumsulfat-dodecahydrat kann aus Al₂(SO₄)₃ * 18H₂O und K₂SO₄ in wässriger Lösung dargestellt werden. Die Verbindung kristallisiert aus einer heißen, gesättigten Lösung der Edukte beim Abkühlen in klaren, farblosen, glitzernden, oktaedrischen und würfelförmigen Kristallen aus. Aus den so entstehenden Kristallen können Impfkristalle gepickt werden, mithilfe derer größere Kristalle gezüchtet werden können.^[12]

Unregelmäßig gewachsener Kalialaun-Oktaeder mit symmetrischen Einschlüssen

Dabei läuft folgende Reaktion ab:

${\displaystyle {\ce {K2SO4 + Al2(SO4)3*18H2O + 6H2O -> 2KAl(SO4)2*12H2O}}}$

Bei der Kristallzucht kann es passieren, dass die Kristalle keine perfekte Form erreichen. So entstehen häufig geplättete Oktaeder und Würfel, wenn der Kristall am Boden des Gefäßes heranwächst und nicht an einem Faden aufgehängt wird. Auch Zwillingsbildung ist möglich. Ein perfekter Kristall hat keinerlei Einschlüsse aufzuweisen.

Es gibt folgende weitere Möglichkeiten der Darstellung. Zur Herstellung von Kalialaun wird schwach gebrannter, möglichst eisenfreier Ton mit 50%iger Schwefelsäure in der Wärme behandelt. Dabei bildet sich unter Abscheidung von Kieselsäure Aluminiumsulfat (historisch: schwefelsaure Tonerde).

${\displaystyle \mathrm {3\ H_{2}SO_{4}+Al_{2}SiO_{5}\longrightarrow Si(OH)_{4}+Al_{2}(SO_{4})_{3}+H_{2}O} }$

Nach dem Verdünnen mit Wasser und Entfernen des unlöslichen Rückstandes, der Kieselsäure, wird Kaliumsulfat oder -chlorid zugesetzt. Das sich dabei als feines Pulver abscheidende Alaunmehl wird durch Umkristallisieren aus heißem Wasser gereinigt. Analog kann auch Bauxit oder Kryolith eingesetzt werden.

${\displaystyle \mathrm {Al_{2}(SO_{4})_{3}+K_{2}SO_{4}+24\ H_{2}O\longrightarrow 2\ KAl(SO_{4})_{2}\cdot 12\ H_{2}O} }$

Herstellung in Alaunwerken (19. Jahrhundert): In einigen Gegenden, beispielsweise bei Schwemsal im heutigen Sachsen-Anhalt (nahe Bad Düben in Sachsen)^[13], wurde Alaun aus geröstetem und ausgelaugtem Alaunschiefer hergestellt. Hierbei lieferten das geröstete Schwefeleisen die zur Bildung von Aluminiumsulfat nötige Schwefelsäure und die Tonminerale das Aluminium. Kalium wurde meist als Kaliumcarbonat (K₂CO₃) (Pottasche) zugesetzt. Die Entfernung des Eisens wurde durch geeignete Wahl der Konzentration der Lösung bewirkt.

Bei Tolfa in Italien und bei Munkács in der (früher ungarischen) westlichen Ukraine kommt das Mineral Alaunstein oder Alunit vor, ein basisches Kaliumaluminiumsulfat. Dieses Material wurde geröstet und mit heißem Wasser ausgelaugt, wobei unlösliche Tonerde zurückblieb, während sämtliche Bestandteile des Alauns in Lösung gingen und sich beim Erkalten in gewöhnlich durch fein verteiltes Eisenoxid schwach rötlich gefärbten Kristallen abschieden.

Zitat

„Schließlich gewährt der Alaun den Goldschmieden, Färbern, Buchbindern und Ärzten einen Nutzertrag. Denn die Goldschmiede reinigen damit das Gold und überziehen mit Blättchen davon das Kupfer. Die Färber kochen die Wollstoffe in Wasser, in dem Alaun aufgelöst ist; ebenso die Tuche. […] Alaun verwenden auch die Gerber, die Leder färben. Die Buchbinder tauchen das Papier in Wasser, in dem Alaun aufgelöst ist, und machen es auf diese Weise fest und kräftig, so dass es die Schärfe der Schreibtinte verträgt, die sonst gewöhnlich breit läuft und durch das Papier dringt. In der ärztlichen Kunst hat der Alaun die Bedeutung eines Mittels, das zusammenzieht und eine Narbe bilden lässt.“

– Georgius Agricola: De natura fossilium. libri III. Frobenius et Episcopius, Basel 1546, S. 218.