明礬的製備

---

介紹

明礬以其八面體形狀、無色、結晶固體和酸味而聞名。明礬晶體廣泛應用於多個醫療領域，用於製備可癒合傷口和快速止血的防腐劑。新增稀硫酸可以防止明礬的水解。

什麼是明礬？

明礬被確定為硫酸鋁鉀，是一種以十二水合物形式存在的化學物質。該化合物被稱為複鹽，可用於世界各地的醫藥和製藥行業。明礬的化學式寫為$\mathrm{KAI(SO_{4})_{2}.12H_{2}O}$。該化合物的 IUPAC 名稱為十二水合硫酸鋁鉀，其分子量為 258.192 g/mol（無水）和 474.37 g/mol（十二水合物）。

圖 1 - 明礬的結構

明礬的密度為 1.725 g/cm3。鋁的聚合物通常會影響產品組成，這取決於多種條件，包括劑量、pH 值、氫氧化物補充率和混合。

實驗目的

該實驗的主要目的是透過結晶過程形成明礬，該過程涉及兩種主要成分，包括硫酸鉀和硫酸鋁。

理論

明礬晶體是透過特殊的結晶過程形成的。明礬經過結晶過程，其中濃縮混合物包含等摩爾的硫酸鉀和硫酸鋁。晶體作為產物以無色晶體外觀出現，並帶有酸味。明礬晶體呈八面體形狀，通常被稱為菲塔裡。製備硫酸鉀或明礬的化學反應如下所示：

$$\mathrm{K_{2}SO_{4}(aq)\:+\:Al_{2}(SO_{4})_{3}(aq)\:\rightarrow\:K_{2}SO_{4}.Al_{2}(SO_{4})_{3}.24H_{2}O(S)(明礬)}$$

所需材料

下面列出了一些成功完成實驗所需的必要裝置和化合物：

• 硫酸鋁

• 稀硫酸

• 燒杯

• 硫酸鉀

• 鐵絲網

• 濾紙

• 三腳架

• 漏斗

• 酒精燈

• 蒸餾水

• 錐形瓶

• 瓷蒸發皿

步驟

下面提到了製備明礬的步驟：

• 稱取約 12.5 克硫酸鉀，溶解在少量蒸餾水中，置於中等大小的燒杯中。

• 然後充分攪拌混合物，使晶體充分溶解在水中。

• 然後取一個錐形瓶，加入溫水，並在其中加入 50 克硫酸鋁和 3 毫升稀硫酸，充分混合製成澄清溶液。

• 如果溶液混合不均勻或不透明，可以使用濾紙過濾。

• 然後取一個瓷蒸發皿，將兩種澄清溶液充分混合。使用鐵絲網將瓷蒸發皿放置在酒精燈上。

• 攪拌並濃縮混合物，直至達到其結晶階段。

• 取一個裝有冷水的燒杯，加熱至少 2 小時。

• 逐漸分離明礬晶體，並用濾紙從溶液中過濾出來。

• 用冷水洗滌明礬晶體後，將其置於濾紙或乾淨的布之間乾燥。

• 最後，使用化學天平稱量晶體以確定其產率。

觀察

在實驗結束時，觀察到形成了無色且八面體形狀的硫酸鉀或明礬晶體。

圖 2 - 明礬晶體的用途

該化合物的味道是酸的，易溶於水，可以將藍色石蕊試紙變成紅色。明礬晶體用於各種用途，包括染色、阻擋化學物質、湖泊顏料、美食和阻燃劑。

注意事項

在實驗過程中採取的主要預防措施或安全措施如下所示：

• 必須新增一定量的稀硫酸以防止或控制在形成飽和明礬溶液期間硫酸鋁的水解。

• 濃縮溶液必須靜置至少半小時，使其完全冷卻。

• 需要對濃縮溶液進行適當的清洗以獲得穩定的晶體。

• 在實驗過程中，必須佩戴安全手套和護目鏡。

• 在所有實驗過程完成後，必須將一次性或廢棄材料扔到指定地點，以避免健康危害。

結論

明礬在純淨狀態下也可稱為鉀明礬。明礬的化學式寫為$\mathrm{KAI(SO_{4})_{2}.12H_{2}O}$。它呈白色晶體，摩爾質量為 258.192 g/mol。明礬也可被確定為白色明礬，帶有金屬水的味道。該化合物通常在硫酸鉀和硫酸鋁存在下透過結晶過程形成。

常見問題解答

1. 如何在製備明礬過程中防止鹽的水解？

兩種無機鹽以一定比例混合通常會允許複鹽結晶。該過程是透過將硫酸鋁溶解在溫水中進行的，少量稀硫酸起著有效防止鹽水解的作用。

2. 在製備明礬過程中可以採取哪些安全措施？

在結晶過程中，不得干擾硫酸鉀和稀水的溶液。應使用溫水以使鹽充分溶解。

3. 明礬的主要用途是什麼？

明礬廣泛應用於多個製藥行業，用於製備防腐劑。除此之外，該化合物還用於淨化不純淨的水、止血、作為染色行業的媒染劑、皮革鞣製、防火紡織品和烘焙粉。