ミョウバン(/ ˈ æ l ə m / )は、化学化合物の一種で、通常はアルミニウムの水和複硫酸塩であり、一般式はX Al(SO 4 ) 2 · 12H 2 Oで表され、Xはカリウムやアンモニウムなどの一価陽イオンです。[ 1 ]ミョウバンは、多くの場合、式KAl(SO 4 ) 2 · 12H 2 Oのカリウムミョウバンを指します。他のミョウバンは、ナトリウムミョウバンやアンモニウムミョウバンのように、一価イオンにちなんで名付けられています。
ミョウバンという名称は、アルミニウムがクロムIIIなどの別の三価金属イオンに置き換えられたり、硫黄がセレンなどの別のカルコゲンに置き換えられたりすることを除いて、同じ式と構造を持つ塩に対しても、より一般的に使用されます。[ 1 ]これらの類似物の中で最も一般的なのは、クロムミョウバンKCr( SO4 ) 2・12H2Oです。
ほとんどの産業では、ミョウバン(または製紙用ミョウバン)という名称は、ほとんどの工業用凝集に使用される硫酸アルミニウムAl 2 ( SO 4 ) 3 · n H 2 Oを指すのに使用されます[ 1 ] : 766 (変数nは、ミョウバンに吸収される水の量によって大きさが変わる整数です)。医療では、ミョウバンという言葉は、ワクチンのアジュバントとして使用される水酸化アルミニウムゲルを指す場合もあります。[ 2 ]
古代エジプトの西部砂漠は、ミョウバンの代替品の主要な供給源でした。これらの蒸発岩は主にFeAl 2 (SO 4 ) 4 · 22H 2 O、MgAl 2 (SO 4 ) 4 · 22H 2 O、NaAl(SO 4 ) 2 · 6H 2 O、MgSO 4 · 7H 2 O、およびAl 2 (SO 4 ) 3 · 17H 2 Oでした。[ 3 ] [ 4 ]古代ギリシャのヘロドトスは、彼の歴史の中でエジプトのミョウバンを貴重な商品として言及しています。[ 5 ]
レスボス島では、明礬石からカリウムミョウバンを生産していたことが考古学的に証明されている。[ 6 ]この遺跡は西暦7世紀に放棄されたが、少なくとも西暦2世紀まで遡る。メロス島の天然ミョウバンは、主にアルノゲン( Al2 (SO4 ) 3・17H2O)とカリウムミョウバンおよびその他の微量硫酸塩の混合物であったようだ。 [ 7 ]
ローマのプリニウス(大プリニウス)の『博物誌』には、アルムと呼ばれる物質の詳細な記述がある。[ 8 ]
プリニウスの記述とディオスコリデス[ 9 ]によるスティプテリア(στυπτηρία)の説明を比較すると、両者が同一であることは明らかである。プリニウスは、ある種のアルムニンが自然に地中に存在していたことを伝え、それをサルスゴテラエと呼んでいる。
プリニウスは、異なる物質がミョウバンという名前で区別されていたが、それらはすべてある程度の収斂性があり、すべて染色や薬に用いられていたと記している。プリニウスは、古代ギリシア人がシストンと呼ぶ別の種類のミョウバンがあり、それは「白っぽい色の糸状に割れる」と記している。[ 8 ]シストンという名前と形成方法から、この種類はミョウバンスレートや瀝青頁岩などの特定の塩性鉱物上に自然に形成される塩であり、主に鉄とアルミニウムの硫酸塩から構成されていると思われる。ミョウバンの一種は液体であり、不純物が混入しやすいものであったが、純粋なものはザクロジュースに加えると黒くなる性質があった。この性質は、硫酸鉄(II)水溶液の特徴であると思われる。通常の(カリウム)ミョウバンの溶液には、このような性質はない。硫酸鉄による汚染は、染料の色を暗くくすませるため、非常に嫌われた。場所によっては硫酸鉄が不足している場合もあり、その場合は塩が白くなり、プリニウスによれば、鮮やかな色に染めるのに適していたという。
プリニウスは他にもいくつかの種類のミョウバンについて記述しているが、それらが何の鉱物であるかは明らかではない。したがって、古代のミョウバンは必ずしもカリウムミョウバンではなく、アルカリ硫酸アルミニウムですらなかった。[ 10 ]: 766-767
ミョウバンと硫酸鉄(緑礬)はどちらも甘味と渋味があり、用途も重複していました。そのため、中世を通じて錬金術師やその他の著述家は、この2つの塩を正確に区別していなかったようです。錬金術師の著作には、どちらの化合物にも「misy」「sory」「chalcanthum」といった言葉が用いられており、硫酸鉄にのみ用いられると思われがちな「atramentum sutorium」という名称も、区別なく両方に使われています。
ミョウバンは、中世、特にイスラム諸国において、染料産業で最も一般的に使用されていた媒染剤(染料を布地に定着させるために使用される物質)でした。チャド地域の主要な輸出品であり、そこからエジプトやモロッコの市場、そしてヨーロッパへと運ばれました。エジプトとイエメンにも、それほど重要ではない産地がありました。[ 11 ]
1700年代初頭、G.E.シュタールは硫酸と石灰石を反応させると一種のミョウバンが得られると主張した。[ 12 ] [ a ] [ b ] [ 13 ]この誤りはすぐにヨハン・ハインリヒ・ポットとアンドレアス・ジギスムント・マルクグラフによって訂正された。彼らは、アルカリをミョウバン溶液に注いだときに得られる沈殿物、すなわちアルミナは、石灰やチョークとは全く異なり、一般的な粘土の成分の一つであることを示した。[ 14 ] [ c ] [ 15 ]: 41-66
マルグラフはまた、硫酸にアルミナを溶解し、濃縮溶液にカリウムまたはアンモニアを加えることで、ミョウバンの性質を持つ完全な結晶が得られることを示した。 [ 10 ] : 766 [ 15 ] : 31–40 1767年、トルベルン・ベルクマンは、硫酸アルミニウムをミョウバンに変換するには硫酸カリウムまたは硫酸アンモニウムが必要であり、ナトリウムまたはカルシウムではうまくいかないことを観察した。[ 16 ] [ d ] [ 10 ] : 766
一般的なミョウバンの組成は、 1797 年にルイ・ヴォークランによって最終的に決定されました。マルティン・クラプロートがリューサイトとレピドライトにカリウムが存在することを発見するとすぐに、[ 17 ] [ 18 ] [ e ]ヴォークランは、一般的なミョウバンが硫酸、アルミナ、カリウムからなる複塩であることを実証しました。 [ 19 ]同じ雑誌の巻で、シャプタルは、ローマのミョウバン、レバントのミョウバン、イギリスのミョウバン、および彼自身が製造したミョウバンの 4 種類のミョウバンの分析を発表し、[ 20 ]ヴォークランの結果を確認しました。 [ 10 ]
ミョウバンの中には鉱物として産出するものもあり、最も重要なのは明礬石である。
最も重要なミョウバン(カリウム、ナトリウム、アンモニウム)は工業的に生産されている。典型的な製法では、硫酸アルミニウムと硫酸一価陽イオンを組み合わせる。[ 21 ]硫酸アルミニウムは通常、ミョウバン片岩、ボーキサイト、氷晶石などの鉱物を硫酸で処理することによって得られる。 [ 10 ] : 767

アルミニウムを主成分とするミョウバンは、一価陽イオンによって命名される。他のアルカリ金属とは異なり、リチウムはミョウバンを形成しない。これは、リチウムイオンのサイズが小さいことに起因する。
最も重要な卒業生は
アルミニウム系ミョウバンには、いくつかの共通の化学的性質があります。水に溶けやすく、甘味があり、青色リトマス紙を赤色に変えることで酸性を示し、正八面体で結晶化します。ミョウバンでは、各金属イオンが6つの水分子に囲まれています。加熱すると液化し、加熱を続けると結晶水が蒸発し、塩が泡立って膨張し、最終的に非晶質の粉末が残ります。[ 10 ] : 766収斂性があり、酸性です。
ミョウバンは3つの異なる結晶構造のいずれかで結晶化する。これらのクラスはα-、β-、γ-ミョウバンと呼ばれる。ミョウバンの最初のX線結晶構造は1927年にJames M. CorkとLawrence Braggによって報告され、同形置換による位相回復技術の開発に使用された。[ 22 ]
各種ミョウバンの水への溶解度は大きく異なり、ナトリウムミョウバンは水に容易に溶解する一方、セシウムミョウバンとルビジウムミョウバンはわずかにしか溶解しない。それぞれの溶解度を以下の表に示す。[ 10 ]: 767
温度Tにおいて、 水100部が溶解する:
アルミニウムを主成分とするミョウバンは古代から使用されており、現在でも多くの工業プロセスにおいて重要な役割を果たしています。最も広く使用されているミョウバンはカリウムミョウバンです。古代から、濁った液体を清澄化する凝集剤として、染色における媒染剤(または結合剤)として、またなめし加工において使用されてきました。現在でも、水処理、医薬品、化粧品(デオドラント)、食品加工(ベーキングパウダーや漬物)、紙や布の難燃加工などに幅広く使用されています。
ミョウバンは、薬局で入手できる止血ペンシルの止血剤として使用されています。理髪店や紳士服店で入手できるミョウバンブロックは、髭剃りの切り傷からの出血を止めるために使用され、[ 23 ]収斂剤としても使用されます。
粉末状のミョウバンは、東南アジアの伝統医学において、開いた傷や潰瘍の治療にも使用されています。[ 24 ] [ 25 ]

ミョウバンブロックは無香料の消臭剤(制汗剤)として直接使用でき、未加工の鉱物ミョウバンはその目的でインドのバザールで販売されています。島嶼東南アジア全域では、カリウムミョウバンはタワスとして広く知られており、多くの用途があります。伝統的な制汗剤および消臭剤として使用されています。結晶は通常、使用前に細かい粉末に挽かれます。[ 24 ] [ 25 ]
イギリスでは、ミョウバンは小麦粉の保存や漂白に使われてきました。パン職人は、富裕層向けに作られた上質な白いマンチェットパンを作る際に、少量のミョウバンを使用しました。不作の年には、ミョウバンがさらに加えられました。1758年、イギリス政府はパンへのミョウバンの使用を禁止しましたが、一部のパン職人は使用を続け、多くの人々はミョウバンを混ぜた白いパンを求め続けました。[ 26 ]
19世紀には、ミョウバンは石膏などの他の物質とともに、特定の食品、特にパンに混入するために使用されました。低品質の小麦粉をより白く見せるために使用され、生産者はより白い小麦粉に費やす費用を削減できました。ミョウバンは水分を保持するため、パンが重くなり、商人は店でより高い価格を設定することができました。パン1斤に含まれるミョウバンの量は、人体に有毒な濃度に達し、慢性下痢を引き起こし、幼い子供の死につながる可能性がありました。[ 27 ]
ミョウバンは伝統的な織物では媒染剤として使用されます。[ 28 ]日本の伝統美術では、ミョウバンと動物性膠を水に溶かして礬水と呼ばれる液体を作り、紙のサイズの下塗りとして使用しました。
インドネシアとフィリピンでは、タワス、塩、ホウ砂、有機顔料の溶液が金の装飾品の色を変えるために使用されていました。[ 29 ]
濃湯に溶かした硫酸アルミニウムカリウムまたは硫酸アルミニウムアンモニウムの形のミョウバンは、アルミニウム、銅、真鍮、金(どのカラットでも)、銀(純銀と純銀の両方)、ステンレス鋼で作られた物に折れて入った硬化鋼のドリルビットを溶かすために、宝石職人や機械工によってよく使われています。これは、ミョウバンがこれらの金属のいずれとも化学的にほとんど反応しないが、炭素鋼を腐食させるためです。ドリルビットが詰まったワークピースをミョウバン混合物に入れて加熱すると、失われたビットが十分に小さければ、数時間以内に溶解または除去できる場合があります。[ 30 ]
フィリピンでは、ババヤランが占いのためにミョウバン結晶を燃やして水を入れた洗面器に滴らせることもあった。また、島々のアニミズム的なアニト宗教の他の儀式でも使用されている。 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

多くの三価金属はミョウバンを形成する能力があります。ミョウバンの一般的な形式はXY (SO 4 ) 2 · n H 2 Oで、Xはアルカリ金属またはアンモニウム、Yは三価金属、nは多くの場合 12 です。最も重要な例はクロムミョウバン、KCr(SO 4 ) 2 · 12H 2 Oで、クロムとカリウムの暗紫色の結晶性複硫酸塩であり、なめしに使用されていました。
一般的に、アルカリ金属原子が大きいほど、ミョウバンは形成されやすくなります。この規則は、1902年にロックによって初めて提唱されました[ 35 ]。彼は、三価金属がセシウムミョウバンを形成しない場合、他のアルカリ金属やアンモニウムともミョウバンを形成しないことを発見しました。
セレンまたはセレン酸ミョウバンも知られており、硫酸アニオン中の硫黄の代わりにセレンを含み、代わりにセレン酸塩(SeO 2− 4)を形成します。[ 36 ]これらは強力な酸化剤です。

場合によっては、異なる一価および三価の陽イオンを含むミョウバンの固溶体が生じる可能性がある。
十二水和物であるミョウバンに加え、一価および三価陽イオンの二重硫酸塩およびセレン酸塩が、他の水和度で存在する。これらの物質もミョウバンと呼ばれることがあり、メンドザイトやカリナイトなどの十一水和物、グアニジニウム(CH₆N⁺³)やジメチルアンモニウム((CH₃ ) ₂NH⁺² )などの六水和物、ゴルディカイトなどの四水和物、硫酸タリウムプルトニウムなどの一水和物、および無水ミョウバン(ヤバパイアイト)が含まれる。これらの分類には、異なるが重複するイオンの組み合わせが含まれる。
擬似ミョウバンは、典型的な式 X SO 4 · Y 2 (SO 4 ) 3 · 22H 2 O で表される二重硫酸塩であり、Xはコバルト(ウパトキアイト)、マンガン(アプジョナイト)、マグネシウム(ピッカリンガイト)、鉄(ハロトリカイトまたは羽毛ミョウバン)などの二価金属イオンであり、Yは三価金属イオンである。[ 37 ]
一般式X 2 SO 4 · Y 2 (SO 4 ) 3 · 24H 2 Oで表される複硫酸塩も知られており、ここでXはナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、タリウムI 、アンモニウム( NH + 4 )、メチルアンモニウム( CH 3 NH + 3 )、ヒドロキシルアンモニウム( HONH + 3 )、またはヒドラジニウム( N 2 H + 5 ) などの一価陽イオンであり、Y はアルミニウム、クロム、チタン、マンガン、バナジウム、鉄 III、コバルト、ガリウム、モリブデン、インジウム、ルテニウム、ロジウム、またはイリジウムなどの三価金属イオンである。[ 38 ]同様のセレン酸塩も存在する。一価陽イオン、三価陽イオン、および陰イオンの可能な組み合わせは、イオンのサイズに依存する。
タットン塩は、典型的な式X 2 SO 4 · Y SO 4 · 6H 2 Oで表される複硫酸塩であり、Xは一価の陽イオン、Y は二価の金属イオンである。
X 2 SO 4 · 2 Y SO 4の組成を持つ複硫酸塩(Xは一価の陽イオン、Yは二価の金属イオン)は、代表的な硫酸カリウムマグネシウムにちなんでランベナイトと呼ばれます。
情報メモ
引用文献
Histoire et Archéologie des Mondes chrétiens et musulmans médiévaux" (UMR 5648 du CNRS)。フランス、イギリス、イタリア語、ギリシャ語、ミセニアン、スペイン語のコミュニケーションテキスト。ISBN 2903189846ISBN 978-2-903189-84-6 ISBNは2003年の会議のものと混同されている可能性があり、同じ名前であるため、2015年の出版日は疑わしい。
バーンレグン・デス・ヴァンセンハウス内