Алюмокалиевые квасцы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова"

Химико-фармацевтический факультет

Кафедра общей, неорганической и аналитической химии

Курсовая работа

на тему: "Алюмокалиевые квасцы"

г. Чебоксары - 2011 г.

Содержание

Введение

1. Литературная часть

1.1 Общие сведения о квасцах

1.1.1 Свойства квасцов

1.1.2 Лечебные свойства квасцов

1.1.3 Косметические свойства квасцов

1.1.4 Применение

1.1.5 Способ применения

1.2 Алюмокалиевые и хромокалиевые квасцы

1.3 Роль алюминия в организме человека

1.4 Основные проявления избытка алюминия

2. Экспериментальная часть

2.1 Способы приготовления алюмокалиевых квасцов

2.2 Содержание опыта, проведенного в лаборатории

Список использованной литературы

Введение

Целью данной работы является ознакомление студентов с таким веществом как алюмокалиевые квасцы, что они из себя представляют, химическая формула; влияние солей алюминия (квасцов алюмокалиевых) на человека (в чистом виде, в еде и напитках). Это касается литературной части вопроса. Что же касается экспериментальной части, то целью является получение алюмокалиевых квасцов с последующим расчетом выхода квасцов в процентах.

Основная задача курсовой работы - формирование у студентов представления об алюмокалиевых квасцах, где они применяются, в чем их польза и вред.

Цель работы:

1) Провести литературный обзор по синтезу и свойствам алюмокалиевых квасцов.

2) Познакомиться со свойствами квасцов и их формулами.

3) Получить алюмокалиевые квасцы, выход которых составил 72,5 %.

1. Литературная часть

1.1 Общие сведения о квасцах

Квасцым - двойные соли, кристаллогидраты сульфатов трёх- и одновалентных металлов общей формулы M⁺₂SO₄·M³⁺₂(SO₄)₃·24H₂O (другая запись M⁺M³⁺(SO₄)₂·12H₂O), где M⁺ - один из щелочных металлов (литий, натрий, калий, рубидий или цезий), а M³⁺ - один из трехвалентных металлов (обычно алюминий, хром или железо(III)). Ионы аммония (NH₄⁺) могут также выступать в роли M⁺, замещённые ионы аммония (например, CH₃NH₃⁺) также могут входить в состав квасцов.

Известны также селенатные квасцы аналогичного состава M⁺M³⁺(SeO₄)₂·12H₂O, в которых сульфат-ион заменён ионом селената.

Квасцы могут быть получены смешением горячих эквимолярных водных растворов сульфатов соответствующих металлов, при охлаждении таких растворов из них кристаллизуются квасцы.

Список квасцов:

· Алюмоаммонийные квасцы (Е 523) - AlNH₄(SO₄)₂ · 12H₂O.

· Алюмокалиевые квасцы (Е 522) - KAl(SO₄)₂ · 12H₂O.

· Алюмонатриевые квасцы (Е 521) - NaAl(SO₄)₂ · 12H₂O.

· Железоаммонийные квасцы - FeNH₄(SO₄)₂H₂О

· Железокалиевые квасцы - KFe(SO₄)₂ · 12H₂O.

· Хромокалиевые квасцы - KCr(SO₄)₂ · 12H₂O [7].

Квасцы пришли в дерматологическую практику из глубины веков. Эти кристаллогидратные двойные сернокислые соли алюминия - алюмокалиевые, алюмонатриевые, алюмоаммониевые, получили свое название еще в XV веке от славянского "кысати", "киснуть", за их вяжущий вкус.

Наибольшее применение в различных отраслях промышленности и медицине нашли алюмокалиевые квасцы K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*24H₂0. Это бесцветный или прозрачный порошок, покрывающийся на воздухе белым налетом [1, 2].

Обезвоженные нагреванием квасцы, представляющие собой гигроскопичный порошок белого цвета, плохо растворяющийся в воде, называют жжеными.

Прежде обычные и жженые квасцы довольно широко применялись в дерматологической, косметологической, стоматологической и офтальмологической практике. Использовались их вяжущие, высушивающие, противовоспалительные, обволакивающие, зудоуспокаивающие, антимикробные, кровоостанавливающие и прижигающие свойства [3-5].

Квасцы алюмокалиевые - натуральный продукт, имеет форму большого прозрачного бесцветного кристалла, вулканического происхождения.

Алюмокалиевые квасцы являются натуральным заменителем химических элементов в средствах гигиены. Они могут быть использованы для всех типов кожи. Особенно полезным является тот фактор, что их можно использовать для маленьких детей. Также полезным является фактор экономический, из-за длительного срока использования и возможности применения этого продукта для всей семьи.

Ингредиенты: калий и алюминий в натуральном виде.

1.1.1 Свойства квасцов

Большие бесцветные прозрачные октаэдрические кристаллы сладкого вяжущего вкуса. Пл. 1,75 г/см³. При 92 °С плавятся в кристаллизационной воде. Квасцы мало растворимы в холодной воде (5,7 % безводной соли при 20 °С) и очень легко в горячей. На воздухе почти не выветриваются, но легко теряют кристаллизационную воду при нагревании до 120 °С, превращаясь в белый порошок жженых квасцов, малорастворимый в воде [10].

1.1.2 Лечебные свойства квасцов

Противовоспалительный эффект квасцов складывается из совокупности вяжущего и подсушивающего действий. В больших концентрациях квасцы обладают прижигающим и кровоостанавливающим действием. Дезинфицирующее (обеззараживающее) свойство квасцов связано, во-первых, с тем, что они обездвиживают микроорганизмы (фиксируют их), а во-вторых, входящий в их состав алюминий обладает антимикробным действием. Перечисленные качества квасцов позволяют использовать их при различных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.

Квасцы как вяжущие средства образуют на месте контакта с кожей и слизистыми оболочками пленочку, защищающую нервные окончания кожи и слизистых оболочек от воздействия различных раздражающих агентов. При этом стихают субъективные ощущения напряжения, болезненности, жжения, зуда. Высушивающее действие квасцов обусловлено тем, что они уплотняют стенки капилляров и мелких сосудов, уменьшая пропотевание тканевой жидкости, гиперемию и отек.

Квасцы позволяют устранить острые воспалительные явления при дерматите, опрелости, токсикодермии, экзематизированном нейродермите, экземе, дисгидротическом микозе, уменьшить болезненность, жжение и зуд при стоматите, гингивите, вульвовагините, баланите, блефароконъюнктивите. С помощью квасцов можно разрушить (прижечь) остроконечные кондиломы и устранить кровотечение при мелких порезах во время бритья. Квасцы можно использовать для лечения жирной себореи, а также для приведения в порядок жирной, пористой, "вялой", увядающей кожи.

Незаменимы квасцы при локальной повышенной потливости - гипергидрозе, который способствует возникновению и развитию грибковых заболеваний стоп (микозов). Борьба с гипергидрозом является важным моментом в профилактике микозов стоп и их осложнений, и использование жженых квасцов в виде порошка и присыпок может оказать помощь в этой борьбе. Квасцы используются также, чтобы исцелить герпес на губах и могут быть использованы для предотвращения вспышки герпеса. Также позволяют быстро восстановить кожу после этого заболевания без применения дорогостоящих средств.

1.1.3 Косметические свойства квасцов

Применяются в косметологии в составе антиперспирантов и средств по уходу за кожей. Квасцы снижают секрецию потовых и сальных желез, являясь довольно сильными антиперспирантами, а также оказывают дезодорирующий эффект. Многие соединения алюминия, которые обычно используются в дезодорантах-антиперспирантах (например, гидроксихлорид алюминия), проникают в кровь, очень медленно выводятся из организма и накапливаются во внутренних органах. Кроме этого, они способны образовывать пробки в протоках потовых желез, с последующим нарушением функционирования желез. Этот факт вызывает серьезные опасения медиков. В отличие от этих соединений, алюмокалиевые квасцы не проникают в клетки и не нарушают работу потовых желез.

Действие квасцов основано не на блокировании потовых желез или закупорке пор, а на его высоких адсорбционных свойствах. Он обезвоживает и, следовательно, губит бактериальные клетки, чья жизнедеятельность и является источником запаха. Действительно справляясь со своей задачей, в отличие от современных дезодорантов, он, в отличие от них же, не вызывает аллергии и может без опаски использоваться астматиками и беременными женщинами.

Кроме того, дезодорант на основе квасцов обладает целым рядом других полезных свойств:

- устраняет зуд и отечность от укусов комаров и мошек;

- изумительно помогает при пародонтозе и кровоточивости десен;

- обладая вяжущим действием, может использоваться после бритья, предупреждая раздражение кожи и заживляя мелкие порезы;

- отлично справляется с молочницей у женщин;

- моментально снимает аллергический зуд;

- убирает запахи чеснока, рыбы, отбеливателя с Ваших рук.

Концентрация в косметике: Можно использовать в чистом виде.

Хранение: 2 года.

1.1.4 Применение

Квасцы с давних пор используются в качестве протравы при крашении шерстяных и хлопчатобумажных пряжи и тканей. Благодаря тому, что соли трёхвалентных металлов вызывают денатурацию белков, квасцы используются как дубящее средство в кожевенной промышленности при квасцевании и в фотопромышленности (для фотоэмульсий на желатиновой основе) и в медицине как вяжущее, прижигающее и кровеостанавливающее средство ("квасцовый карандаш"), а также как дезодорант-антиперспирант (кристалл в 60 граммов служит год) и средство после бритья. Также алюмокалиевые квасцы применяются для очистки питьевых и сточных вод промышленных, коммунальных и пр., а также как разрыхлитель при выпечке хлебобулочных изделий, проклеивания бумаги и в качестве регулятора кислотности и стабилизатора.

Другое применение. Квасцы алюмокалиевые технические (калий-алюминий дисульфат) применяются в меховой и кожевенной промышленности для выделки меха и кожи. Также применяются в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве коагулянта [6].

Квасцы могут быть очень полезны для тех, кто страдает от аллергии на дезодоранты. Они гипоаллергенные, подходят не только для кожи, которая является особенно чувствительной и нежной, но для всех типов кожи.

Квасцы не оставляют пятен, ни жирных, ни липких, и не оставляет следов на одежде. Они остаются только на вашей коже. Не содержат алкоголя и химических веществ. Это экологически чистый продукт, не выделяет газа и химических веществ. Этот кристалл не имеет запаха, поэтому для тех, кто использует ароматы, может быть применен в сочетании с любимыми духами. Квасцы абсолютно не проникают в клетки кожи и не нарушают работу потовых желез! Продукт удобен для использования во время путешествия.

Свойства квасцов идеально подходят для:

· устранения раздражений кожи после бритья у мужчин;

· чудесное средство после депиляции у женщин;

· устранения зуда и отечности от укусов мошек и комаров;

· способствуют заживлению и дезинфекции мелких ран и порезов;

· препятствуют распространению прыщей.

1.1.5 Способ применения

При нанесении на кожу использовать квасцы после их соприкосновения с водой и после этого применять в желаемой области. Очищать только промывая под водой после каждого использования (происходит минеральная "самоочистка").

Для хранения этого продукта использовать пластиковую мыльницу или подставку из пробки или дерева до его полного высыхания т.к. при соприкосновении с водой на поверхности камня образуются шипы, которые не воспринимаются кожей. Но абсолютно сухой продукт не является большой проблемой, достаточно подставить его под воду, и он станет гладким.

Вы должны соблюдать лишь одну предосторожность - это не бросать этот камень, потому что кристалл хрупкий и при сильном ударе рассыпается на мелкие части! [8].

1.2 Алюмокалиевые и хромокалиевые квасцы

Алюмокалиевые квасцы (K2SO4 · Al2(SO4)3*24H2O). Порошок этого вещества белый, раствор и кристаллы - бесцветные и прозрачные, но на воздухе мутнеют и разрушаются. Алюмокалиевые квасцы интересны тем, что имеют такую же форму кристаллизации, как и хромокалиевые, это явление называется изоморфизмом.

Возьмем кристалл хромокалиевых квасцов и опустим в пересыщенный раствор алюмокалиевых. Не надо пугаться, если кристалл начнет немного растворяться - это прекратится где-то через 5 минут, когда кристалл приспособится к новой среде. Через некоторое время выньте кристалл из раствора - получится "кристалл в кристалле" - черный кристалл хромокалиевых квасцов, заключенный в оболочку из кристалла алюмокалиевых квасцов.

Смесь же растворов алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов может дать поразительное количество оттенков, в которые будет окрашен кристалл - от аметистово-сиреневого до рубинового и от светло-розового до темно-фиолетового.

Алюмокалиевые квасцы - это соли металлов. Так проще будет искать влияние этого химического вещества на человека [11].

1.3 Роль алюминия в организме человека

Поиски ответа на вопрос о пользе и вреде алюмокалиевых квасцов привели нас к такому разделу науки как экологическая химия.

В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия, в зависимости от региона проживания. Растительные продукты содержат в 50-100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. Известно, что при горячей обработке пищевых продуктов или выпечке хлеба, за счет использования алюминиевой посуды, происходит загрязнение пищи этим металлом. Источником поступления алюминия является также и питьевая вода, где его содержание составляет 2-4 мг/л. В желудочно-кишечном тракте человека всасывается 2-4 % поступившего алюминия, причем лучше усваиваются растворимые соли, такие как AlCl₃. Алюминий поступает в организм и через легкие, что при высоких показателях загрязнения воздуха соединениями алюминия, может приводить к фиброзу.

Содержание алюминия в организме взрослого человека невелико - 30-50 мг. Концентрация алюминия в тканях колеблется от 0,2 до 0,6 мкг/г. Среднее содержание алюминия в яичниках составляет 0,4 мкг/г, семенниках - 0,4 мкг/г, мышцах - 0,5 мкг/г, мозге - 0,4 мкг/г, печени - 2,6 мкг/г, легких - 18,2 мкг/г, лимфатических узлах - 32,5 мкг/г. В легких концентрация этого элемента, при условии вдыхания пыли, содержащей соединения алюминия, может достигать 20-60 мкг/г.

Депонируется алюминий в костях, печени, легких и в сером веществе головного мозга. С возрастом содержание этого элемента в легких и в головном мозге увеличивается. Алюминий выводится из организма в основном с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом.

Алюминий входит в состав множества биомолекул, образовывая прочные связи с атомами кислорода или азота. Алюминий является постоянной составной частью клеток, где преимущественно находится в виде Al³⁺. Его присутствие в том или ином виде обнаружено практически во всех органах человека.

Алюминий играет в организме важную физиологическую роль - он участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты; способен влиять на функцию околощитовидных желез. Алюминий в небольших количествах необходим для организма, и особенно для костной ткани, в случае же его избытка этот металл может представлять серьезную опасность для здоровья. В целом алюминий относят к токсичным (иммунотоксичным) элементам.

Дефицит алюминия развивается при его ежесуточном поступлении в организм в количестве 1 мкг и менее. Токсическая доза для человека: 5 г.

Таким образом, мало алюминия в организме человека - плохо! Алюминий участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты; способен влиять на функцию околощитовидных желез - то есть если алюминия мало - у человека будут плохо заживать переломы, плохо расти кости, плохо зарастать раны, могут быть проблемы с пищеварением. Много алюминия - тоже плохо! Во всем нужна мера!

1.4 Основные проявления избытка алюминия

Энцефалопатия, нарушения функции ЦНС (ухудшение памяти, трудности в обучении, нервозность, наклонность к депрессии, прогрессирующее старческое слабоумие); развитие нейро-дегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона); нарушения фосфорно-кальциевого обмена, гиперпаратиреоидизм, наклонность к развитию остеопороза, к патологическим переломам, к остеохондрозу, рахиту, остеопатиям и другим заболеваниям опорно-двигательного аппарата; развитие фиброзных уплотнений в мягких тканях; развитие алюминоза ("алюминиевые легкие"), c характерными патологическими изменениями в легочной ткани, сухим или влажным кашлем, рвущими болями во всем теле, потерей аппетита, исхуданием, иногда расстройством пищеварения, болями в желудке, изменениями состава крови (лимфоцитоз, эозинопения); снижение активности отдельных ферментов; запоры; нарушение функции почек (нефропатии, увеличение риска мочекаменной болезни); снижение абсорбции железа; снижение содержания эритроцитов и гемоглобина в крови; микроцитарная анемия (которая может развиваться у больных после гемодиализа); угнетение функций Т- и В-клеток, макрофагов; обострение аутоиммунных заболеваний; нарушение обмена фосфора, магния, цинка, меди. Алюминий тормозит усвоение многих биоэлементов и витаминов (таких как кальций, магний, железо, витамин В 6, аскорбиновая кислота) и серосодержащих аминокислот. Имеются данные о мутагенной активности алюминия. Наиболее распространенным побочным эффектом солей алюминия и кальция является запор, а магния - диарея. Чтобы избежать нежелательных реакций, эти препараты обычно применяют в комбинации друг с другом. кристаллогидрат сульфат алюмокалиевый свойство

Многие больные с диспепсией не обращаются к врачу и склонны к самолечению безрецептурными препаратами. В этих условиях существует угроза злоупотребления антацидами (лекарственные препараты, предназначенные для лечения кислотозависимых заболеваний желудочно-кишечного тракта посредством нейтрализации соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока) и развития интоксикации минералами, входящими в их состав. Так, алюминий может вызвать развитие энцефалопатии и остеомаляции, магний - подавление функции головного мозга и нарушение ритма сердца, кальций - гиперкальциемию и молочнощелочный синдром. У большинства людей, периодически использующих антациды, риск подобных осложнений минимален или вообще отсутствует, однако он вполне реален при нарушении функции почек. Соответственно, у больных почечной недостаточностью применять любые антациды следует очень осторожно.

С практической точки зрения представляют интерес возможные эффекты катионов, входящих в состав антацидов, при умеренном повышении их концентраций в крови и тканях, недостаточном для проявления токсического действия. Кальций и магний в этом плане не представляют какой-либо угрозы для человека, так как они являются для него жизненно необходимыми. Например, магний участвует в многочисленных клеточных реакциях, в то время как кальций необходим для нормального костеобразования. Более того, у многих людей наблюдается скрытый дефицит этих минералов, для профилактики которого рекомендуют принимать их добавки. В то же время алюминий, по-видимому, даже в небольших дозах может проявлять токсические эффекты [9].

2. Экспериментальная часть

2.1 Способы приготовления алюмокалиевых квасцов

1. Алюмокалиевые квасцы можно получить, сливая растворы сернокислого алюминия и сернокислого калия.

Растворяют 100 г Al₂(SO₄)₃·18H₂O (техн.) в 200-300 мл воды и отфильтровывают. Отдельно готовят раствор 28-30 г K₂SO₄ (техн.) в 300 мл воды. Растворы сливают, упаривают на водяной бане до начала кристаллизации и быстро охлаждают при перемешивании. Выпавшие кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера, растворяют в минимальном количестве горячей воды и охлаждают. Препарат перекристаллизовывают еще 3 раза. Если исходным сырьем является Al₂(SO₄)₃·18H₂O реактивной квалификации, перекристаллизация необязательна.

При использовании маточных растворов выход составляет 100-110 г препарата, соответствующего реактиву квалификации ч. д. а. Можно взять вещества в других количествах.

2. Для очистки растворяют 200 г технических квасцов в 200 мл горячей воды, фильтруют и охлаждают. Выпадает около 175 г чистого продукта. Кристаллы слегка промывают холодной дистиллированной водой и сушат.

3. Безводные (жженые) квасцы получают следующим образом.

Водную соль нагревают в платиновом тигле. Квасцы сначала плавятся в своей кристаллизационной воде, затем обезвоживаются, вспучиваясь при этом. Образовавшуюся легкую пористую массу растирают в ступке.

2.2 Содержание опыта, проведенного в лаборатории

Оборудование и реактивы: весы, мерный цилиндр, промывалка, фильтровальная бумага, водяная баня, воронка Бюхнера; водный раствор сульфата алюминия и соль сульфат калия.

Задание: рассчитать выход препарата.

Методика выполнения: Растворяют 10 г Al₂(SO₄)₃ в 20 мл воды и отфильтровывают. Отдельно готовят раствор 3г K₂SO₄ в 20 мл воды. Растворы сливают вместе, упаривают на водяной бане до начала кристаллизации и быстро охлаждают при перемешивании. Выпавшие кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера, растворяют в минимальном количестве горячей воды и вновь охлаждают. При выполнении опыта мы взяли 19.5 г Al₂(SO₄)₃*18H₂O вместо 10 г Al₂(SO₄)₃.

Мы получили 11.6 г соли (m экспер.)

Составим уравнение реакции:

K₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O = 2KAl(SO₄)₂*12H₂O.

Рассчитаем выход препарата, для этого решим задачу.

Дано: Решение:

m (Al₂(SO₄)₃*18H₂O) = 10 г.

Узнаем, какое из исходных солей находится в m (K₂SO₄) = 3г избытке.

Найти: ? молях этих веществ.

н (K₂SO₄) = m/M = 3г/174г/моль = 0,017 моль.

н (Al₂(SO₄)₃) = 10г/340г/моль = 0,029 моль.

Al₂(SO₄)₃ - избыток, расчет ведем по K₂SO_4.

m (K₂SO₄)/M (K₂SO₄) = Xг (KAl(SO₄)₂*12H₂O)/M (KAl(SO₄)₂*12H₂O) >

m теор. (KAl(SO₄)₂*12H₂O) = 3г*948 г/моль/174 г/моль = 16 г.

m теор. - 100 %.

m экспер. - X %.

> ? = 11,6 г*100 %/16 г = 72,5 %.

Список использованной литературы

1. БСЭ. 3-е издание, т.12, 1969; С. 7-8.

2. Краткая химическая энциклопедия. М;1963, т.2, С. 534.

3. Машковский М.Д. Лекарственные средства. 12-е изд. М: Медицина 1993; ч.1.

4. Розентул М.А. Общая терапия кожных болезней 2-е изд., М.: Медгиз:1956, С. 181-330.

5. Справочник по косметике под ред. Розентула М.А. М.: Медицина; 1964, С. 160.

6. http://www.logosib.ru/potash_alum/.

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %95522.

8. Препараты алюминия в дерматологической практике. http://www.kvartacosmetic.ru.

9. http://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %9A %D0 %B2 %D0 %B0 %D1 %81 %D1 %86 %D1 %8B.

10. http://www.natura-viva.it/nv/ru/pietra-di-allume.

11. http://ksenia-aydit.livejournal.com/14868.html.

12. http://www.britva.ru/articles/health/alumblock.php.

13. http://www.skolas.lv/lv/r10vs/M %C4 %81c %C4 %ABbu_materi %C4 %81li/Mcbu %20materili %20skolnieki/tkacova_jekaterina/chrome.html.

Размещено на Allbest.ru

...