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4）
2·12時間
2お
ミョウバン（/ ˈ æ l ə m / ）は、化学化合物の一種であり、通常は一般式X Al ( SO
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2Oであり、Xはカリウムやアンモニウムなどの一価の陽 イオンである。[1]「ミョウバン」は単独ではカリウムミョウバンを指すことが多く、化学式はKAl(SO
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2その他のミョウバンは、ナトリウムミョウバンやアンモニウムミョウバンなど、一価イオンにちなんで命名されています。
「ミョウバン」という名前は、より一般的には、アルミニウムがクロムIIIのような別の三価金属イオンに置き換えられたり、硫黄がセレンのような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も使用されます。[1]これらの類似体で最も一般的なのは、クロムミョウバンKCr(SO
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2お。
ほとんどの業界では、「ミョウバン」（または「製紙用ミョウバン」）という名前は、硫酸アルミニウム（Al）を指すために使用されます。
2 （それで
4）
3· nH
2Oは、ほとんどの工業用凝集剤に使用されています[1] ：766 （変数nは整数で、その大きさはミョウバンに吸収される水の量によって異なります）。医学では、「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。 [2]
歴史
考古学遺跡で発見されたミョウバン
エジプト西部の砂漠は古代においてミョウバン代替品の主な産地であった。これらの蒸発岩は主にFeAlであった。
2（それで
4）
4·22時間
2O、MgAl
2（それで
4）
4·22時間
2O、NaAl(SO
4）
2·6時間
2O、MgSO
4·7時間
2OとAl
2（それで
4）
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2O . [3] [4]
古代ギリシャの ヘロドトスは『歴史』の中でエジプトのミョウバンが貴重な商品であったと述べている。[5]
明礬石からカリウム明礬を生産したことは、レスボス島で考古学的に証明されている。[6]
この遺跡は7世紀に放棄されたが、少なくとも2世紀にまで遡る。メロス島の天然明礬は、主にアルミニウム（Al
2（それで
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2O）をカリウムミョウバンとその他の微量硫酸塩と混合して製造した。[7]
プリニウスとディオスコリデスにおけるアルメン
ローマのプリニウスの『博物誌』には、アルメンと呼ばれる物質の詳細な記述がある。[8]
プリニウスの記述をディオスコリデスによるスティプテリア（στυπτηρία）の記述と比較すると、[9]両者が同一であることは明らかです。プリニウスは、ある種のアルミンが地球上で自然に発見されたことを伝え、それをサルスゴテラエと呼んでいます。
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るが、それらはすべてある程度の収斂性があり、すべて染色や医療に使用されていると書いている。プリニウスは、古代ギリシャ人がシストンと呼んでいる別の種類のミョウバンがあり、「白っぽい色の糸に分裂する」と書いている。[8]シストンという名前と形成方法から、この種類は、ミョウバン粘板岩や瀝青質頁岩などの特定の塩分を含む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なると思われる。[要出典]ミョウバンの一種は液体で、混ぜ物になりやすいが、純粋な場合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の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、染料の色が暗くくすんでしまうため、非常に嫌われていました。場所によっては硫酸鉄が不足していた可能性があり、その場合は塩は白くなり、プリニウスによれば、明るい色を染めるのに適していたと思われます。
プリニウスは他のいくつかの種類の明礬について記述しているが、これらの鉱物が何であるかは明らかではない。したがって、古代人の明礬は必ずしもカリウム明礬ではなく、アルカリ硫酸アルミニウムでさえなかった。[10] : 766–767
中世の文献に記述されているミョウバン
ミョウバンと緑硫酸鉄はどちらも甘味と渋味があり、用途が重複していた。そのため、中世を通じて、錬金術師やその他の著述家は 2 つの塩を正確に区別していなかったようだ。錬金術師の著作には、ミシ、ソリー、カルカントゥムという言葉がどちらの化合物にも使われており、緑硫酸にのみ使われると思われるアトラメンタム ストリウムという名前が、どちらにも無差別に使われている。[要出典]
ミョウバンは、中世に特にイスラム諸国で染色産業で使用された最も一般的な媒染剤（布地に染料を定着させるために使用される物質）でした。チャド地域の主な輸出品であり、そこからエジプトやモロッコの市場に運ばれ、その後ヨーロッパに運ばれました。エジプトとイエメンでもそれほど重要ではない産地が見つかりました。[11]
卒業生の現代的理解
1700年代初頭、GEシュタールは硫酸と石灰岩を反応させるとミョウバンのようなものが生成されると主張した。[12] [a] [b] [13]この誤りはすぐにヨハン・ハインリッヒ・ポットとアンドレアス・ジギスムント・マルグラフによって訂正され、彼らはミョウバン溶液にアルカリを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白亜とは全く異なり、一般的な粘土の成分の1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かし、濃縮溶液にカリやアンモニアを加えることで、ミョウバンの特性を持つ完全な結晶が得られることも示した。[10] : 766 [15] : 31–40 1767年、トルベルン・ベルグマンは、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や硫酸アンモニウムが必要で あるが 、ナトリウムや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
明礬の組成は、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。マーティン・クラプロートが白鉛鉱と鱗翅石にカリウムが含まれていることを発見するとすぐに、[17] [18] [e] ヴォークランは、明礬が硫酸、アルミナ、カリからなる複塩であることを実証しました。 [ 19]同じジャーナルの巻で、チャプタルは4種類の明礬、すなわちローマ明礬、レバント明礬、イギリス明礬、および彼自身が製造した明礬の分析を発表し、[20]ヴォークランの結果を確認しました。 [10]
生産
いくつかのミョウバンは鉱物として存在しますが、最も重要なのはミョウバン石です。
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ます。典型的なレシピでは、硫酸アルミニウムと硫酸一価カチオンを組み合わせます。[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ます。[10] : 767
種類
アルミニウムベースのミョウバンは、一価の陽イオンによって命名されます。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ません。これは、リチウムのイオンサイズが小さいためです。
最も重要な卒業生は
- カリウムミョウバン、KAl(SO
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2O、「カリミョウバン」または単に「ミョウバン」とも呼ばれる - ナトリウムミョウバン、NaAl(SO
4）
2·12時間
2O、「ソーダミョウバン」または「SAS」とも呼ばれます - アンモニウムミョウバン、NH
4また
4）
2·12時間
2お
化学的性質
アルミニウムを主成分とするミョウバンには、いくつかの共通の化学的性質がある。水に溶け、甘みがあり、酸として反応して青色リトマス紙を赤色に変化させ、正八面体に結晶化する。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る。加熱すると液化し、加熱を続けると結晶水が追い出され、塩が泡立ち膨張し、最後に非晶質の粉末が残る。[10] : 766 収斂性と酸性が ある。
結晶構造
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します。これらのクラスは、α-ミョウバン、β-ミョウバン、γ-ミョウバンと呼ばれます。ミョウバンの最初のX線結晶構造は、1927年にジェームズ・M・コークとローレンス・ブラッグによって報告され、同形置換法と呼ばれる位相回復技術の開発に使用されました。[22]
溶解度
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けますが、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けません。各種の溶解度は次の表に示されています。[10] : 767
温度Tで、100部の水が溶解します。
用途
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で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、濁った液体を澄ませるための凝集剤、染色の媒染剤、なめし剤として使用されてきました。現在でも、水処理、医薬品、化粧品（消臭剤）、食品調理（ベーキングパウダーや漬物）、紙や布の耐火加工などに広く使用されています。
ミョウバンは止血剤としても使用され、薬剤師から購入できる止血ペンシルや、理髪店や紳士服店で購入できるミョウバンブロックとして、ひげそりの傷からの出血を止めるのに用いられる。 [23]また収れん剤としても使用される。ミョウバンブロックは、無香料のデオドラント（制汗剤）として直接使用することができ、未加工のミネラルミョウバンはまさにその目的でインドの市場で販売されている。島嶼東南アジア全域で、カリウムミョウバンはタワとして最も広く知られており、さまざまな用途がある。伝統的な制汗剤やデオドラントとして使用され、また、開いた傷やただれに対する伝統医学でも使用されている。結晶は通常、使用前に細かい粉末に粉砕される。[24] [25] [より良い出典が必要]
19世紀、ミョウバンは石膏
などの他の物質とともに、特にパンなどの特定の食品を偽造するために使用されました。ミョウバンは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抑えることができました。ミョウバンは水分を保持するため、パンが重くなり、商人は店でより高く売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、人間にとって有毒な濃度に達し、慢性下痢を引き起こし、幼児の死につながる可能性がありました。[26]
ミョウバンは伝統的な織物の媒染剤として使われています。[27]またインドネシアとフィリピンでは、タワ、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われました。 [28]フィリピンでは、占いのためにババランがミョウバンの結晶を燃やし、洗面器に垂らしていました。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ます。 [29] [30] [31] [32]
日本の伝統芸術では、ミョウバンと膠を水に溶かして「どうさ（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われていました。
アルミニウム、銅、真鍮、金（あらゆるカラット）、銀（純銀と純銀の両方）、ステンレス鋼でできた製品で折れた硬化鋼のドリルビットを溶かすために、高濃度熱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が宝石職人や機械工によって定期的に使用されています。これは、ミョウバンがこれらの金属のいずれとも有意な化学反応を示さないが、炭素鋼を腐食させるためです。ドリルビットが刺さった作業片をミョウバン混合物に熱を加えると、失われたビットが十分に小さければ、数時間で溶解/除去できる場合があります。[33]
関連化合物
多くの三価金属はミョウバンを形成できる。ミョウバンの一般的な形はXY（SO
4）
2· nH
2O、ここでXはアルカリ金属またはアンモニウム、Yは三価金属、そして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）
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2O は、クロムとカリウムの濃い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。この法則は1902年にロックによって初めて提唱されました[34]。彼は、三価金属がセシウムミョウバンを形成しない場合は、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。
セレン酸含有ミョウバン
セレンまたはセレン酸ミョウバンも知られており、硫酸アニオンの硫黄の代わりにセレンを含み、セレン酸（SeO2−4
...）を使用してください。[35]これらは強力な酸化剤です。
混合卒業生
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 固溶体が発生することがあります。
その他の水和物
12水和物であるミョウバンに加えて、1価および3価の陽イオンの複硫酸塩およびセレン酸塩が他の水和度で存在する。これらの物質はミョウバンと呼ばれることもあり、メンドーザイトやカリナイトなどの12水和物、グアニジニウム[ CH
6いいえ+
3]およびジメチルアンモニウム [ (CH
3)2NH+
2]「ミョウバン」、ゴルディサイトなどの四水和物、タリウムプルトニウム硫酸塩などの一水和物、無水ミョウバン（ヤバパイ石）などがあります。これらのクラスには、異なるが重複するイオンの組み合わせが含まれます。
その他の二重硫酸塩
擬似ミョウバンは、典型的な式X SOの複硫酸塩である。
4·は
2（それで
4）
3·22時間
2O、つまり
一般式Xの複硫酸塩
2それで
4·は
2（それで
4）
3·24時間
2Oも知られており、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、または（NH+
4）、メチルアンモニウム（CH
3NH+
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
2H+
5）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、イリジウムなどの三価金属イオンである。[37]
類似のセレン酸塩も存在する。一価カチオン、三価カチオン、およびアニオンの可能な組み合わせは、イオンの大きさに依存する。
タットン塩は、典型的な式Xの複硫酸塩である。
2それで·
4Yそう
4·6時間
2O、ここでXは一価の陽イオン、Y は二価の金属イオンです。
組成Xの二重硫酸塩
2それで
4·2 Y SO
4Xが一価の陽イオンで、Y が二価の金属イオンであるものは、原型となる硫酸カリウムマグネシウムにちなんで、
ランバイナイトと呼ばれます。
参照
脚注
- ^
CVII. ビトリオルム、 Creta præcipitari Potest、ut omissa metallica sua substantia、 aluminosum evadat。
- [107. 硫酸とチョーク は、遊離した金属物質であるミョウバンが逃げ出すと沈殿物を形成することがある。]
- [塩の詳細な扱いと、塩が水と密接に結びついた微細な土で構成されているという十分な証明]
- — GEシュタール（1703）[12]
- ^ Wäysenhaus、Halle
... wie aus Kreide und Vitriole-Spiritu、ein rechter Alaun erwächset: ...
- [... チョークと硫酸から本物のミョウバンが生成されるのと同じように...]
- — GEシュタール（1723）[13]
- [... チョークと硫酸から本物のミョウバンが生成されるのと同じように...]
- ^ Concentrirt manhingegen diese solution gelinde, und läßt sie crystallisiren, so schiessen harte und merclich adstringente undhinter her etwas süßliche crystallen an, die allen Umständen nach in der Haupt-Sach nichts anders sind als ein formerer Alaun. Diese Entdeckung ist in derphysicischen Chhymie von Wichtigkeit.男の帽子はビシェロ ゲグラウト、ダイ グルンド エルデ デ アラウン セイ エイン イン アシド ヴィトリオリ ソルビルテ カルキゲ ... エルデ、...
- [一方、この溶液をゆっくり濃縮し、結晶化させると、固くて、はっきりと渋みがあり、後味がやや甘い結晶が沈殿する。これは、どのような状況でも、主にミョウバンの一種に他ならない。この発見は化学にとって重要である。これまで、ミョウバンの基本的な土は、硫酸に溶解した石灰質土であると信じられていた。]
- — JHポット（1746）[14]
- [一方、この溶液をゆっくり濃縮し、結晶化させると、固くて、はっきりと渋みがあり、後味がやや甘い結晶が沈殿する。これは、どのような状況でも、主にミョウバンの一種に他ならない。この発見は化学にとって重要である。これまで、ミョウバンの基本的な土は、硫酸に溶解した石灰質土であると信じられていた。]
- ^
マルグラフが、カリがアルミナと硫酸の溶液からミョウバンを結晶化させることに気付いていたことを認めた後、バーグマンは次のように付け加えている。
- 「アルカリ性の揮発性障害、アルカリ性のミネラルなどの影響により、結晶化が困難になることはありません。」
- [揮発性アルカリ（アンモニア）を使用すると結晶化の障害が同様に除去されるが、鉱物アルカリの場合はそうではないことも重要である]
- （炭酸ナトリウムと石灰）。
- — バーグマン（1767）[16]
- 「アルカリ性の揮発性障害、アルカリ性のミネラルなどの影響により、結晶化が困難になることはありません。」
- ^ 「それどころか、私はその中に、鉱物界の範囲内では誰もその存在を推測できなかったであろう物質からなる別の構成要素を発見し、予想外の形で驚きました...この白鉛鉱の構成要素は...カリ灰に他なりません。カリ灰はこれまで、もっぱら植物界に属すると考えられており、このため、植物性アルカリと呼ばれてきました。
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