Alumbre

Se conoce como alumbre a un tipo de sulfato doble compuesto por el sulfato de un metal trivalente, como el aluminio, y otro de un metal monovalente. También se pueden crear dos soluciones: una solución saturada en caliente y una solución saturada en frío. Generalmente se refiere al alumbre potásico KAl(SO4)2·12H2O (o a su equivalente natural, la calinita)[1]

Cristales de alumbre

Una característica destacable de los alumbres es que son equimoleculares, porque por cada molécula de sulfato de aluminio hay una molécula de sulfato del otro metal y cristalizan hidratados con 12 moléculas de agua en un sistema cúbico. Se utiliza en las valoraciones argentométricas, específicamente en el método de Volhard (véase Jacob Volhard) para la determinación de haluros como cloruros.

En la mayoría de las industrias, el nombre "alumbre" (o "alumbre de papelera") se utiliza para referirse al sulfato de aluminio, Al
2(SO
4)
3-n. H
2O, que se utiliza para la mayor parte de la floculación industrial [1]{rp|page=766}} (la variable n es un número entero cuyo tamaño depende de la cantidad de agua absorbida en el alumbre). En medicina, "alumbre" también puede referirse al hidróxido de aluminio gel utilizado como adyuvante vacunal.[2]

Historia

Alumbre encontrada en yacimientos arqueológicos

El desierto occidental de Egipto fue una importante fuente de sustitutos del alumbre en la antigüedad. Estas evaporitas eran principalmente FeAl
2(SO
4)
4·22 H
2O, MgAl
2(SO
4)
4·22 H
2O, NaAl(SO
4)
2·6 H
2O, MgSO
4·7H
2O and Al
2(SO
4)
3·17 H
2O.[3] [4] La Antiguo griego Heródoto menciona el alumbre egipcio como una mercancía valiosa en Las Historias.[5]

La producción de alumbre potásico a partir de alunita está atestiguada arqueológicamente en la isla Lesbos.[6] El yacimiento fue abandonado en el siglo VII de nuestra era, pero se remonta al menos al siglo II de nuestra era. El alumbre nativo de la isla de Milo parece haber sido una mezcla principalmente de alunógeno (Al
2(SO
4)
3-17 H
2O) con alumbre potásico y otros sulfatos menores.[7]

El alumbre en Plinio y Dioscórides

Una descripción detallada de una sustancia llamada alumbre aparece en el Romano de Plinio el Viejo. Historia Natural]'] de Plinio el Viejo.[8]

Comparando la descripción de Plinio con el relato de la stypteria (στυπτηρία) dado por Dioscórides,[9] es obvio que ambos son idénticos. Plinio nos informa de que una forma de alumen se encontraba de forma natural en la tierra, y la llama salsugoterrae.

Plinio escribió que se distinguían diferentes sustancias con el nombre de alumen, pero todas se caracterizaban por un cierto grado de astringencia, y todas se empleaban en tintorería y medicina. Plinio escribió que existe otro tipo de alumbre que los Griegos llaman schiston, y que "se divide en filamentos de color blanquecino".[8] A partir del nombre schiston y el modo de formación, parece que este tipo era la sal que se forma espontáneamente en ciertos minerales salados, como pizarra de alumbre y esquisto bituminoso, y consiste principalmente en sulfatos de hierro y aluminio. Un tipo de alumbre era un líquido, que era propenso a ser adulterado; pero cuando era puro tenía la propiedad de ennegrecer cuando se añadía al zumo de granada. Esta propiedad parece caracterizar una solución de sulfato de hierroII en agua; una solución de alumbre ordinario (potásico) no poseería tal propiedad. La contaminación con sulfato de hierro era muy desagradable, ya que oscurecía y opacaba los colores de los tintes. En algunos lugares podía faltar el sulfato de hierro, por lo que la sal sería blanca y resultaría adecuada, según Plinio, para teñir colores brillantes.

Plinio describe otros tipos de alumbre, pero no está claro cuáles son estos minerales. El alumbre de los antiguos, pues, no era siempre alumbre potásico, ni siquiera un sulfato de aluminio alcalino.[10] :  766-767 

El alumbre descrito en textos medievales

El alumbre y el vitriolo verde (sulfato de hierro) tienen ambos un sabor dulzón y astringente, y sus usos se solapaban. Por lo tanto, a lo largo de la Edad Media, los alquimistas y otros escritores no parecen haber discriminado con precisión las dos sales entre sí. En los escritos de los alquimistas encontramos las palabras misy, sory, y chalcanthum aplicadas a cualquiera de los dos compuestos; y el nombre atramentum sutorium, que cabría esperar que perteneciera exclusivamente al vitriolo verde, aplicado indistintamente a ambos.

El alumbre era el mordiente (sustancia empleada para fijar los tintes en los tejidos) más utilizado en la industria tintorera de la Edad Media islámica. Era el principal producto de exportación de la región del Chad, desde donde se transportaba a los mercados de Egipto y Marruecos, y luego a Europa. Otras fuentes menos importantes se encontraban en Egipto y Yemen.[11]

Conocimiento moderno del alumbre

A principios de 1700, G.E. Stahl afirmaba que la reacción del ácido sulfúrico con la piedra caliza producía una especie de alumbre.[12] [13][15][14] El error fue pronto corregido por J.H. Pott y A.S. Marggraf, quienes demostraron que la precipitado obtenida cuando se vierte un álcali en una solución de alumbre, a saber, alúmina, es muy diferente de la cal y de la tiza, y es uno de los ingredientes de la arcilla común.[16] [17][18] : 41–66 

Marggraf también demostró que se pueden obtener cristales perfectos con propiedades del alumbre disolviendo alúmina en ácido sulfúrico y añadiendo potasa o amoníaco a la solución concentrada.[10]: 766 [18]: 31-40  En 1767, Torbern Bergman observó la necesidad de sulfatos de potasio o amonio para convertir sulfato de aluminio en alumbre, mientras que el sodio o el calcio no funcionarían.[19] [20][10]: 766 

La composición del alumbre común fue finalmente determinada por Vauquelin en 1797. Tan pronto como Klaproth descubrió la presencia de potasio en leucita y lepidolita,[21][22] [23] Vauquelin demostró que el alumbre común es una sal doble, compuesta de ácido sulfúrico, alúmina y potasa.[24] En el mismo volumen de la revista, Chaptal publicó el análisis de cuatro tipos diferentes de alumbre, a saber, alumbre romano, alumbre de Levante, alumbre británico y un alumbre fabricado por él mismo,[25] confirmando el resultado de Vauquelin.[10]

Alumbres relevantes

Otro tipo de sulfato doble son las eschonitas, y un ejemplo de este tipo de sulfato doble es el más conocido como sal de Mohr.

Usos
Desodorante de alumbre.
Piedra de alumbre utilizada en peluquería para tratar pequeños cortes.

Los usos del alumbre son innumerables:

  • es uno de los principales ingredientes de que se sirven los tintoreros para dar a los colores más brillo y más vivacidad, consolidándolos sobre la estofa o produciendo el mismo efecto que el agua de goma; es una especie de mordiente que fija los colores y los une, impidiendo a las partículas más finas evaporarse; los tintoreros alumbran todas las estofas que quieren teñir, sobre todo en carmesí, sin lo que no reciben bien este color;
  • en muchos casos, una corta cantidad de hierro, que ensucia siempre más o menos aún los mejores alumbres, no puede perjudicar los buenos resultados en su aplicación como mordiente pero con frecuencia también este sulfato de hierro es muy de temer, y antes de hacer uso del alumbre es preciso purificarlo por disoluciones y cristalizaciones repelidas: uno de estos casos es el de los hermosos tintes de algodón en rojo de Andrinópoli y en otros colores vivos; porque conviene saber que el algodón es, de todos los tejidos orgánicos, el más sensible a la presencia del hierro;
  • a la necesidad de una gran pureza del alumbre para ciertos tintes, para la coloración de los marroquíes, etc., se debe en gran parte a lo menos la preeminencia concedida por tan largo tiempo al alumbre de Roma, y cualquier alumbre bien purificado puede dar los mismos resultados;
  • el alumbre impuro, muy cargado de sulfato de hierro, era también muy buscado, principalmente por los curtidores de vaquetas de Moscovia, quienes pretendían que esta variedad daba peso a sus cueros blancos;
  • sirve también para obtener casi todas las lacas;
  • para preservar las pieles y los forros de ser atacados por los insectos;
  • para alumbrar el papel de escribir;
  • para endurecer el sebo en la fabricación de velas;
  • clarifica todos los líquidos así como todos los licores, pero les comunica cierto gusto que anuncia su presencia; se hace mucho uso de él para clarificar el azúcar de remolachas en las fábricas de este producto

En la salud

Antiguamente, el alumbre se administraba de numerosas maneras, como astringente poderoso preconizado en un sinnúmero de enfermedades. Externamente, se usaba contra las excrecencias fungosas, las úlceras, los dolores de las encías, los sabañones, etc.[26] Estos usos se han abandonado, aunque se sigue utilizando como adyuvante en vacunas y como coagulante en sangrado de órganos internos.

En química

Se usan ampliamente en química en la parte húmeda del proceso de fabricación del papel, por su significativo efecto floculante; en el encolado en masa del papel, para precipitar la colofonia sobre las fibras celulósicas. En la Edad Media, adquirieron un gran valor debido a su utilización para la fijación de tintes en la ropa, entre otros usos.

Uso cosmético

Uno de los usos más en boga del alumbre de potasio (y no de otros tipos de alumbre) es su uso cosmético como desodorante natural. Al humedecerse y aplicarse sobre la piel, deja una capa de minerales con efecto bactericida, por lo que elimina el olor de las axilas. Contrariamente a lo que puede leerse en algunos sitios, el alumbre no es antitranspirante. Su eficacia como desodorante radica en su efecto bactericida, pues elimina las bacterias que causan el mal olor.

También puede aplicarse en los pies como desodorante y después del afeitado,[27] y de la depilación por rasuración. Para estos usos, se suele presentar este mineral en un formato roll-on, que facilita su aplicación.

Uso esotérico

Se tiene la creencia de que es un amuleto para el mal de ojo o purificación, la costumbre es o bien tener un trozo pequeño para protección o se puede hacer una especie de limpia con el alumbre y después se quema y se desecha.

Uso en joyería

Diluido en agua es una excelente opción ecológica alternativa al ácido sulfúrico como decapante. Para un correcto funcionamiento las piezas a decapar deben calentarse dentro del líquido en un recipiente vitrificado o con protección cerámica.[28]

Producción

Algunos alumbres se presentan en la naturaleza como minerales, siendo el más importante la alunita.

Los alumbres más importantes -potasio, sodio y amonio- se producen industrialmente. Las recetas típicas consisten en combinar sulfato de aluminio y el catión monovalente sulfato.[29] El sulfato de aluminio suele obtenerse tratando con ácido sulfúrico minerales como el esquisto aluminoso, la bauxita y la criolita.[10]: 767 

Propiedades químicas

Los alumbres a base de aluminio tienen una serie de propiedades químicas comunes. Son solubles en agua, tienen un sabor dulzón, reaccionan como ácidos convirtiendo el indicador de azul tornasol en rojo y cristalizan en octaedros regulares. En los alumbres, cada ion metálico está rodeado por seis moléculas de agua. Cuando se calientan, se licúan y, si se sigue calentando, el agua de cristalización se desprende, la sal forma espuma y se hincha, y al final queda un polvo amorfo[10]: 766 Son astringentes y ácidos.

Estructura cristalina

Los alúmeros cristalizan en una de tres estructuras cristalinas diferentes. Estas clases se denominan α-, β- y γ-alumbres. Las primeras estructuras cristalinas de rayos X de los alumbres fueron publicadas en 1927 por James M. Cork y Lawrence Bragg, y se utilizaron para desarrollar la técnica de recuperación de fase de sustitución isomorfa.[30]

Solubilidad

La solubilidad de los distintos alumbres en agua varía enormemente: el alumbre sódico es fácilmente soluble en agua, mientras que los alumbres de cesio y rubidio son poco solubles. Las distintas solubilidades se indican en la tabla siguiente [10] : 767 :

A la temperatura T, se disuelven 100 partes de agua de:

TAlumbre de amonioAlumbre de potasioAlumbre de rubidioAlumbre de cesio
0 °C2.623.900.710.19
10 °C4.509.521.090.29
50 °C15.944.114.981.235
80 °C35.20134.4721.605.29
100 °C70.83357.48··· ··· 

Referencias
  1. Austin, George T. (1984). Shreve's Chemical process industries (5th edición). New York, NY: McGraw-Hill. p. 357. ISBN 9780070571471.
  2. «Alhydrogel». InvivoGen. Alum vaccine adjuvant for research. 25 de noviembre de 2016. Consultado el 8 de junio de 2018.
  3. Picon, M. (2005). L'alun des oasis occidentales d'Egypte: Researches sur terrain et recherches en laboratoire.
  4. Borgard, Philippe; Brun, Jean-Pierre; Picon, Maurice, eds. (7–8 June 2005). Escrito en Centre Jean Bérard, Naples, Aix-en-Provence. L'alun de Mediterranée. Colloque International, Naples, Lipari. Collection du Centre Jean Bérard (en fr,en,it,grc,gmy,es) 23. Naples, IT: Publications du Centre Jean Bérard (publicado el 2015). ISBN 978-2-918887-37-9. OCLC 492478586. «Histoire et archéologie des Mondes chrétiens et musulmans médiévaux" (UMR 5648 du CNRS). Textes des communications en français, anglais, italien, citations en grec ancien, mycénien, espagnol. » ISBN 2903189846 ISBN 978-2-903189-84-6 — ISBNs may be muddled with a 2003 conf., same name, and 2015 publ. date is suspect.
  5. Herodotus (n.d.). Historíai̯. 2.180.
  6. Archontidou, A. (2005). «Un taller de preparación del alun a partir del alunite en la isla de Lesbos» (en fr,grc). [4]
  7. Hall, A. J.; Photos-Jones, E. (2005). The nature of Melian alumen and its potential for exploitation in Antiquity (en en-UK). [4]
  8. Gaius Plinius Secundus. «Alumen, and the several varieties of it; Thirty-eight remedies». Naturalis Historia [Natural History]. Perseus Digital Library (en la, en). Tufts University. book 35, chapter 52. Consultado el 27 de diciembre de 2011.
  9. Dioscorides, Pedanius. De Materia Medica [On Medical Materials] (en el, la). book 5, chapter 123.
  10.  Este artículo incorpora texto de una publicación sin restricciones conocidas de derecho de autor:  Varios autores (1910-1911). «Alum». En Chisholm, Hugh, ed. Encyclopædia Britannica. A Dictionary of Arts, Sciences, Literature, and General information (en inglés) (11.ª edición). Encyclopædia Britannica, Inc.; actualmente en dominio público.
  11. Goitein, Shelomo Dov; Sanders, Paula (1967). A Mediterranean Society: Daily life. University of California Press. p. 405. ISBN 0520048695. Consultado el 22 de junio de 2020.
  12. Stahl, G. E. (1703). Specimen Beccherianum. Leipzig, DE: Johann Ludwig Gleditsch. p. 269.
  13. CVII.   Vitriolum, Creta præcipitari potest, ut omissa metallica sua substantia, aluminosum evadat.
    [107.   El ácido sulfúrico Plantilla:Gris tiza puede Plantilla:Gris precipitar, al escapar su sustancia metálica liberada, alumbre].
    Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiss von den Saltzen, daß diesselbe aus einer zarten Erde, mit Wasser innig verbunden, bestehen
    [Tratamiento detallado y prueba adecuada de las sales, de que consisten en una tierra sutil íntimamente ligada con el agua].
    - G. E. Stahl (1703)[12]
  14. Stahl, George Ernst (1723). «XXXII». Ausführliche Betrachtung und zulänglicher Beweiß von den Talken daß dieselbe aus einer zarten Erde mit Wasser innig verbunden bestehen (en alemán). p. 305 ff. «In Berlegung des Wänsenhauses ».
  15. Wäysenhaus, Halle ... wie aus Kreide und Vitriole-Spiritu, ein rechter Alaun erwächset: ...
    [... como de la tiza y del ácido sulfúrico, surge un verdadero alumbre ...]
    - G. E. Stahl (1723)[14]
  16. Pott, Johann Heinrich (1746). Chymische Untersuchungen, welche fürnehmlich von der Lithogeognosia oder Erkäntniß und Bearbeitung der gemeinen einfacheren Steine und Erden ingleichen von Feuer und Licht handeln (en alemán) 1. Potsdam, DE: Christian Friedrich Voss. p. 32 – via Google Books.
  17. Concentrirt man hingegen diese solution gelinde, und läßt sie crystallisiren, so schiessen harte und mercklich adstringente und hinter her etwas süßliche crystallen an, die allen Umständen nach in der Haupt-Sach nichts anders sind als ein formaler Alaun. Este fenómeno es muy importante en la química física. Man hat bishero geglaubt, die Grund-Erde des Alauns sey eine in acido Vitrioli solvirte kalckige ... Erde, ...
    [Por otra parte, si se concentra suavemente esta solución y se la deja cristalizar, entonces precipitan cristales duros, notablemente astringentes, con un regusto algo dulce, que en todas las circunstancias no son principalmente otra cosa que una forma de alumbre. Este descubrimiento es importante para la química. Se había creído hasta ahora Plantilla:Grey la tierra fundamental del alumbre es una tierra calcárea ... disuelta en ácido ácido, ...] sulfúrico.
    - J. H. Pott (1746)[16]
  18. Marggraf, Andreas Sigismund (1754). «Expériences qui concernent la régénération de l'alun de sa propre terre, l'après avoir séparé par l'acide vitriolique; avec quelques compositions artificielles de l'alun par moyen d'autres terres, et dudit acide» [Experiments that concern the regeneration of alum from its own earth, after having separating it by sulfuric acid; with some artificial compounds of alum by means of other earths and the aforesaid acid]. Mémoires de l'Académie des sciences et belles-lettres de Berlin (en francés) (Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin): 31-66 – via Hathi Trust Digital Library (hathitrust.org).
  19. Bergman, T. O. (1767). «IX. De confectione Aluminis». Opuscula Physica et Chemica (en latín) 1. Lipsiae (Leipzig): Bibliopolio I.G. Mülleriano (I.G. Müller) (publicado el 1788). pp. 306-307 – via Google Books.
  20. Tras reconocer que Marggraf había observado que la potasa hacía cristalizar el alumbre a partir de una solución de alúmina y ácido sulfúrico, Bergman añade
    "Notatu quoque dignum est, quod hoc cristallisationis obstaculum alcali volatili aeque tollatur, non vero alkali minerali et calce."
    [Es significativo también que por Plantilla:Gris el álcali volátil (es decir, amoníaco) este obstáculo a la cristalización es igualmente eliminado, pero no Plantilla:Gris álcali mineral]].
    (es decir, carbonato de sodio y cal).
    - Bergman (1767)[19]
  21. Klaproth, M. H. (1797). Beiträge zur Chemischen Kenntniss Der Mineralkörper [Contributions to our Chemical Knowledge of Minerals] (en alemán). Decker and Co., Posen; Heinrich August Rottmann, Berlin. pp. 45–46. Bei Decker ... ; Bei Heinrich August Rottmann. & p. 193. Bei Decker ... ; Bei Heinrich August Rottmann – via Hathi Trust Digital Library (hathitrust.org).
  22. Klaproth, M. H. (1801). Analytical Essays Towards Promoting the Chemical Knowledge of Mineral Substances. London, UK: T. Cadell, Jr. & W. Davies. «pp. 353–354». 1801. & «p. 472». 1801 – via Internet Archive (archive.org).
  23. "Por el contrario, me sorprendió de manera inesperada, al descubrir en ella otra parte constituyente, consistente en una sustancia, cuya existencia, ciertamente, nadie habría conjeturado dentro de los límites del reino mineral .... Esta parte constituyente de la leucita... no es otra que la ceniza de maría, que, hasta ahora, se ha creído que pertenecía exclusivamente al reino vegetal, y que, por esta razón, se ha llamado álcali vegetal.
    Este descubrimiento, que considero de gran importancia, no puede dejar de ocasionar cambios considerables en los sistemas de la
  24. Vauquelin, L. N. (1797). «Sur la nature de l'Alun du commerce, sur l'existence de la potasse dans ce sel, et sur diverses combinaisons simples ou triples de l'alumine avec l'acide sulfurique». Annales de Chimie et de Physique. 1st series (en francés) 22: 258-279 – via Hathi Trust Digital Library (hathitrust.org).
  25. Chaptal, J.-A. (1797). «Comparée des quatre principales sortes d'Alun connues dans le commerce; et Observations sur leur nature et leur usage». Annales de Chimie et de Physique. 1st series (en francés) 22: 280-296 – via Hathi Trust Digital Library (hathitrust.org).
  26. Diccionario de materia mercantil, industrial y agrícola, José Oriol Ronquillo, 1851
  27. «Alum block for shaving – when and how to use one». Blake'n Blade shave shop (blakenblade.com) (en inglés estadounidense). 11 de enero de 2020. Consultado el 15 de enero de 2020.
  28. Lee, Nancy (6 de agosto de 2013). The Complete Idiot's Guide to Making Metal Jewelry. DK. p. 114. ISBN 978-1-61564-370-7.
  29. Helmboldt, Otto; Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Wefers, Karl; Heck, Wolfgang; Stark, Hans; Danner, Max; Rösch, Norbert (2007). «Aluminum compounds, inorganic». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (electronic edición). Weinheim, Alemania: Wiley-VCH. pp. a01_527.pub2. ISBN 978-352730385-4. doi:10.1002/14356007.a01_527.pub2. Consultado el 29 de agosto de 2021.
  30. Cork, J. M. (1 de octubre de 1927). «LX. The crystal structure of some of the alums». The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 4 (23): 688-698. ISSN 1941-5982. doi:10.1080/14786441008564371.

Enlaces externos
Este artículo ha sido escrito por Wikipedia. El texto está disponible bajo la licencia Creative Commons - Atribución - CompartirIgual. Pueden aplicarse cláusulas adicionales a los archivos multimedia.