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矾(alum)又称明矾是一类化合物,通常指含铝的硫酸复盐水合物,其一般化学式为·,其中X为单价阳离子,像是钾离子或是铵离子。[1]其中明矾指的是钾明矾,其化学式为·。其它矾类则需指明单价阳离子为何,像是钠明矾或是铵明矾。
矾类此名称也更广泛地用于称呼其他类似复盐,这些类似物具有相同的化学式和结构,只是铝被其它三价金属金属离子(像是铬)所取代,或是硫被其它氧族元素(像是硒)取代[1]。这些类似复盐以铬明矾 · 最为常见。
一些矾类以天然矿物的型式存在,其中最重要的是明矾石。
最重要的几个矾类,像是钾明矾、钠明矾及铵明矾,皆有工业生产。步骤通常牵涉到硫酸铝与另一单价阳离子的硫酸盐的结合。[2]硫酸铝则通常由硫酸处理片岩、铝土矿及冰晶石后得到。[3]
若矾中的三价阳离子为铝,则以单价阳离子以之命名。不像其它的碱金族离子,锂离子不会形成矾类,因其离子半径过小。最重要的矾类包括
带铝的矾类有着共通的化学性质,它们溶于水,有甜味,石蕊测试为酸性,晶体形状为正八面体。在矾类中两个金属离子分别被六个结晶水包围,加热后会先熔化,结晶水脱离,然后盐会开始发泡及膨胀,最后留下无晶形的粉末。[4]它们是收敛剂。
矾类晶体有三种,分别是α、β及γ。1927年,James M. Cork及威廉·布拉格(William Lawrence Bragg)报告了第一份矾类的X射线晶体结构,并用其来研究类质同形取代的恢复相位技巧。.[5]
不同矾类的溶解度相差甚大,钾明矾易溶于水,但铯明矾及铷明矾只略溶于水。以下表格列出了各矾类的溶解度。[3] 在温度T,一百份水可溶解:
T | 铵明矾 | 钾明矾 | 铷明矾 | 铯明矾 |
---|---|---|---|---|
0 °C | 2.62 | 3.90 | 0.71 | 0.19 |
10 °C | 4.50 | 9.52 | 1.09 | 0.29 |
50 °C | 15.9 | 44.11 | 4.98 | 1.235 |
80 °C | 35.20 | 134.47 | 21.60 | 5.29 |
100 °C | 70.83 | 357.48 |
中药外用:解毒杀虫、燥湿止痒 内服:止血止泻、清热消痰 用胆汁制备为胆矾可以涌吐、解毒收湿、蚀疮祛腐
许多三价金属都可形成矾类,最一般的形式为·。其中X为碱金属或是铵根,M为三价金属,n通常为12。最重要的例子为铬明矾 (·),一个由铬形成的暗紫色硫酸复盐,可用于鞣制。
一般而言,碱金属的原子半径越大,矾类就越容易形成。此规则第一次由Locke在1902年阐述[6],他发现若某三价金属不会形成铯明矾,则该金属也不会和其它碱金属或是铵根形成明矾。
某些状况下有可能会产生带不同单价或三价阳离子的固溶体。
一般矾类带有12个结晶水,但若结晶水数目不同也可概称为矾类,像是纤钠明矾及纤钾明矾中的11个结晶水,胍明矾()及二甲胺明矾()中的6个结晶水,绿钾铁矾中的4个结晶水,硫酸铊钚中的1个结晶水,以及无水明矾(斜钾铁矾)。
有一种化合物,其化学式为··,名为假矾。其中A为二价金属离子,像是钴(钴假矾)、锰(锰假矾)或是铁(铁假矾);B为三价金属离子。[7]
也存在形如··的硫酸复盐,其中A为单价阳离子,像是钠、钾、铷、铯、铊,或是复合的单价阳离子像是铵根()、甲胺基()、羟胺基()、联氨基();B则为三价金属离子,像是铝、铬、钛、锰、钒、铁、钴、镓、钼、铟、钌、铑、铱。[8]也存在类似的硒酸盐。可能的组合取决于单价阳离子、三价阳离子及阴离子的离子半径大小。
Tutton盐是形如··的硫酸复盐,其中A为单价阳离子,B为二价金属离子。
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