Aluminium sulfate : एल्युमीनियम सल्फेट का उत्पादन, उपयोग, गुण, संरचना व सूत्र

Aluminium sulfate : एल्युमीनियम सल्फेट का उत्पादन, उपयोग, गुण, संरचना,सूत्र व अणुभार :- इस लेख में आपको एल्युमीनियम सल्फेट के बारे में बताया जा रहा है। इसमें आपको एल्युमीनियम सल्फेट क्या है ?, एल्युमीनियम सल्फेट के गुण, एल्युमीनियम सल्फेट का उत्पादन, एल्युमीनियम सल्फेट की संरचना, एल्युमीनियम सल्फेट की रासायनिक संरचना, एल्युमीनियम सल्फेट का अणुभार, Aluminium sulfate की रासायनिक अभिक्रिया के बारे में अध्ययन करने को मिलेगा। आपको यह लेख अंत तक पढ़ना है। आइये जानते है Aluminium sulfate के बारे में।

एल्युमीनियम सल्फेट क्या है ?

Aluminium sulfate एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र Al2(SO4)3 होता है। यह जल में घुलनशील होता है। मुख्य रूप से पीने के पानी और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के शुद्धिकरण में और कागज निर्माण में भी एक जमावट एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। निर्जल रूप प्राकृतिक रूप से एक दुर्लभ खनिज मिलोसेविचाइट (mineral millosevichite) के रूप में होता है । उदाहरण के लिए ज्वालामुखीय वातावरण में और कोयला-खनन कचरे के ढेर को जलाने पर एल्यूमीनियम सल्फेट शायद ही कभी निर्जल लवण के रूप में प्राप्त हुआ हो।

यह निर्जल रूप में एक सफेद क्रिस्टलीय ठोस होता है और विलयन रूप में यह रंगहीन तरल के रूप में दिखाई देता है। दोनों रूप गैर-विषाक्त और गैर-दहनशील होते हैं। Aluminium sulfate जल में घुलनशील होता है लेकिन इथेनॉल में अघुलनशील होता है। यह गंधहीन होता है और इसमें हल्का कसैला, मीठा स्वाद होता है। विघटित होने पर यह सल्फर ऑक्साइड के जहरीले धुएं का उत्सर्जन करता है। Aluminium sulfate का विलयन एल्युमिनियम के लिए संक्षारक होता है।

यह कई अलग-अलग हाइड्रेट बनाता है, जिनमें से हेक्साडेकाहाइड्रेट [Al2(SO4)3.16H2O] और ऑक्टाडेकाहाइड्रेट [Al2(SO4)3.18H2O] सबसे आम हैं। हेप्टाडेकाहाइड्रेट [Al(H2O)6]2(SO4)3.5H2O]  प्राकृतिक रूप से खनिज एलुनोजेन के रूप में होता है।

कुछ उद्योगों में एल्युमिनियम सल्फेट को कभी-कभी फिटकरी या पेपरमेकर की फिटकरी कहा जाता है। हालांकि सामान्य सूत्र  XAl(SO4)2.12H2O के साथ किसी भी डबल सल्फेट लवण के लिए “फिटकरी” नाम अधिक सामान्य रूप से और ठीक से उपयोग किया जाता है। जहाँ  X एक मोनोवैलेंट धनायन है जैसे पोटैशियम या अमोनियम।

एल्युमिनियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र,अणुभार व संरचना

एल्युमिनियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र Al2(SO4)3 होता है। एल्युमिनियम सल्फेट का अणुभार 342.15 g/mol (anhydrous) और 666.44 g/mol (octadecahydrate) होता है। एल्युमिनियम सल्फेट की संरचना मोनोक्लिनिक (हाइड्रेट) होती है।

एल्युमिनियम सल्फेट के गुण-Aluminium sulfate

1. एल्युमिनियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र Al2(SO4)3 होता है।
2. एल्युमिनियम सल्फेट का अणुभार  342.15 g/mol (anhydrous) और 666.44 g/mol (octadecahydrate) होता है।
3. यह एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका उपयोग पीने के पानी, कागज निर्माण और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के शुद्धिकरण के लिए एक जमावट एजेंट के रूप में किया जाता है।
4. यह जल में घुलनशील होता है जबकि इथेनॉल में अघुलनशील होता है।
5. यह गंधहीन होता है। इसमें हल्का कसैला और मीठा स्वाद होता है।
6. इसका गलनांक 770 °C होता है।
7. इसका घनत्व672 g/cm3 होता है।
8. इसकी संरचना मोनोक्लिनिक (हाइड्रेट) होती है।
9. यह फिल्टर फिटकरी या डाई-एल्युमिनियम ट्राइसल्फेट के नाम से भी जाना जाता है।
10. यह निर्जल रूप में एक सफेद क्रिस्टलीय ठोस पदार्थ होता है। जबकि तरल रूप में यह रंगहीन होता है और दोनों रूप गैर-दहनशील और गैर विषैले होते हैं।
11. यह विघटित होकर सल्फर ऑक्साइड के अत्यधिक जहरीले धुएं का उत्सर्जन करता है।
12. एल्युमिनियम सल्फेट का जलीय विलयन एल्युमिनियम के लिए संक्षारक होता है।

Aluminium sulfate की रासायनिक अभिक्रिया

580 °C और 900 °C के बीच गर्म करने पर यौगिक γ-एल्यूमिना और सल्फर ट्राइऑक्साइड में विघटित हो जाता है। यह जल के साथ मिश्रित होकर विभिन्न संघटनों के जलयोजित लवण बनाता है। Aluminium sulfate सोडियम बाइकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया करता है जिसमें फोम स्टेबलाइजर जोड़ा गया है। यह आग बुझाने वाले फोम के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है। कार्बन डाइऑक्साइड गैस फोम स्टेबलाइजर में फंस जाती है और एक मोटा फोम बनती है जो हाइड्रोकार्बन ईंधन के ऊपर तैरता है और वायुमंडलीय ऑक्सीजन की पहुँच को बंद कर देता है, जिससे आग बुझ जाती है।

Al2(SO4)3 + 6 NaHCO3 → 3 Na2SO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2

रासायनिक फोम अल्कोहल जैसे ध्रुवीय विलायकों पर उपयोग के लिए अनुपयुक्त था। क्योंकि ईंधन फोम कंबल के साथ मिश्रित होकर टूट जाएगा। उत्पन्न कार्बन डाइऑक्साइड फोम को कंटेनर से बाहर निकालने के लिए भी काम करता है, चाहे वह पोर्टेबल अग्निशामक हो या होज़लाइन का उपयोग करके निश्चित स्थापित हो। रासायनिक फोम का उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका में नहीं किया जाता है। इसकी जगह वे  सिंथेटिक मैकेनिकल फोम का उपयोग करते है। जैसे AFFF जिनकी शेल्फ लाइफ लंबी होती है। वे अधिक प्रभावी और अधिक बहुमुखी होते हैं। हालांकि जापान और भारत जैसे कुछ देश इसका उपयोग करते हैं।

एल्युमिनियम सल्फेट का उत्पादन

1. प्रयोगशाला में Aluminium sulfate का निर्माण

प्रयोगशाला में Aluminium sulfate का निर्माण ताजा अवक्षेपित एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की सही मात्रा के साथ अभिक्रिया कराकर बनाते है। परिणामी विलयन वाष्पित हो जाता है और शुद्ध, चमकदार क्रिस्टल, कणिकाओं या पाउडर के रूप में प्राप्त होता है।

2Al(OH)3 + 3H2SO4  →   Al2(SO4)3 + 6H2O

सल्फ्यूरिक एसिड के विलयन में एल्युमिनियम धातु को गर्म करके एल्युमिनियम सल्फेट बनाया जाता है।

2Al + 3H2SO4  →  Al2(SO4)3 + 3H2↑

2. फिटकरी के शिस्ट से (From alum schists)

Aluminium sulfate के निर्माण में कार्यरत फिटकरी शिस्ट आयरन पाइराइट, एल्युमिनियम सिलिकेट और विभिन्न बिटुमिनस पदार्थों का  मिश्रण होता हैं। यह फिटकरी शिस्ट ऊपरी बवेरिया, बोहेमिया, बेल्जियम और स्कॉटलैंड में पाया जाता हैं। ये या तो भुने जाते हैं या हवा की अपक्षय क्रिया के संपर्क में आते हैं। भूनने की प्रक्रिया में सल्फ्यूरिक एसिड बनता है और एल्युमिनियम सल्फेट बनाने के लिए मिट्टी पर कार्य करता है। इसी तरह की स्थिति अपक्षय के दौरान उत्पन्न होती है। अब द्रव्यमान व्यवस्थित रूप से जल से निकाला जाता है और विशिष्ट गुरुत्व 1.16 का Aluminium sulfate का एक विलयन तैयार किया जाता है।

अब इस वियलन को कुछ समय तक व्यवस्थित होने के लिए रख दिया जाता है, ताकि कैल्शियम सल्फेट और बेसिक आयरन (III) सल्फेट अलग हो जाए। यह तब तक वाष्पित होता रहता है जब तक कि आयरन (II) सल्फेट ठंडा होने पर क्रिस्टलीकृत न हो जाए। इसके बाद इसे निकाला जाता है और तब तक वाष्पित किया जाता है जब तक कि यह 1.40 के विशिष्ट गुरुत्व को प्राप्त नहीं कर लेता। अब इसे कुछ समय के लिए रख देते है और किसी भी तलछट से साफ कर लेते है।

3. मिट्टी या बॉक्साइट से (From clays or bauxite)

मिट्टी या बॉक्साइट से एल्यूमीनियम सल्फेट का निर्माण करने के लिए सामग्री को धीरे से कैलक्लाइंड (gently calcined) किया जाता है। फिर सल्फ्यूरिक एसिड और जल के साथ मिलाया जाता है। अब इसे धीरे-धीरे उबाला जाता है। यदि यह प्रक्रिया सांद्र एसिड के साथ की जाती है तो इसे गर्म करने की जरूरत नहीं पड़ती है। क्योंकि Aluminium sulfate का निर्माण एक्ज़ोथिर्मिक होता है। इसे कुछ समय के लिए रख दिया जाता है और स्पष्ट विलयन निकाला जाता है।

4. क्रायोलाइट से (From cryolite)-Aluminium sulfate

जब क्रायोलाइट का उपयोग अयस्क के रूप में किया जाता है, तो इसे कैल्शियम कार्बोनेट के साथ मिलाकर गर्म किया जाता है। इस प्रक्रिया से सोडियम एलुमिनेट का निर्माण होता है। फिर इसे जल के साथ निकाला जाता है। फिर इसे या तो सोडियम बाइकार्बोनेट द्वारा अवक्षेपित किया जाता है या वियलन के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड की धारा प्रवाहित की जाती है। फिर अवक्षेप को सल्फ्यूरिक अम्ल में घोल दिया जाता है।

एल्युमिनियम सल्फेट का उपयोग

1. इसका उपयोग बेकिंग सोडा में किया जाता है। इसे कभी-कभी मानव खाद्य उद्योग में एक फर्मिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
2. पशु चारा में एक जीवाणुनाशक के रूप में इसका उपयोग किया जाता है।
3. एल्युमिनियम सल्फेट का उपयोग दुर्गन्ध, कसैले या सतही शेविंग घावों के लिए एक स्टिप्टिक (styptic) के रूप में किया जा सकता है।
4. इसका उपयोग बागवानी के लिए मिट्टी के pH को संतुलित करने के लिए किया जाता है। क्योंकि यह एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप और एक तनु सल्फ्यूरिक एसिड विलयन बनाने के लिए हाइड्रोलाइज करता है।
5. यह एक सामान्य टीका सहायक है और “टीकाकरण स्थल पर बने टीके के डिपो से प्रतिजन की धीमी गति से रिलीज को सुगम बनाकर” काम करता है।
6. एल्युमिनियम सल्फेट का उपयोग जल शोधन में किया जाता है। जल शोधन में यह निलंबित अशुद्धियों को बड़े कणों में जमा देता है जिसे आसानी से फ़िल्टर किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को जमावट या flocculation कहा जाता है।
7. इसका उपयोग वस्त्रों की रंगाई और छपाई में एक मोर्डेंट के रूप में किया जाता है।
8. जब बड़ी मात्रा में Aluminium sulfate को उदासीन या कम क्षारीय जल में घोला जाता है, तो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का एक जिलेटिनस अवक्षेप प्राप्त होता है। कपड़े की रंगाई और छपाई में जिलेटिनस अवक्षेप रंजक को अघुलनशील बनाकर डाई को कपड़े के रेशों का पालन करने में मदद करता है।
9. निर्माण उद्योग में इसका उपयोग कंक्रीट में वॉटरप्रूफिंग एजेंट और त्वरक के रूप में किया जाता है।
10. अग्निशमन फोम में फोमिंग एजेंट के रूप में इसका उपयोग है।
11. इसका उपयोग कागज बनाने में किया जाता है।
12. इसका उपयोग सीवेज उपचार में किया जाता है।
13. यह मोलस्कसाइड के रूप में भी बहुत प्रभावी हो सकता है। यह स्पेनिश स्लग को मार सकता है।
14. मॉर्डेंट एल्युमिनियम ट्राई-एसीटेट और एल्युमिनियम सल्फासेटेट (Mordants aluminium triacetate and aluminium sulfacetate ) को एल्युमिनियम सल्फेट से तैयार किया जा सकता है, जो इस्तेमाल किए गए लेड (II) एसीटेट की मात्रा से निर्धारित होता है।

Al₂(SO₄)₃ + 3Pb(CH₃CO₂)₂ → 2Al(CH₃CO₂)₃ + 3 PbSO₄

Al₂(SO₄)₃ + 2 Pb(CH₃CO₂)₂ → Al₂SO₄(CH₃CO₂)₄ + 2 PbSO₄

सुरक्षा-Aluminium sulfate 

Aluminium sulfate कार्सिनोजेनिक (carcinogenic) नहीं है। हालांकि यह त्वचा और आंखों में जलन उत्पन कर सकता है। यदि आप एल्युमिनियम सल्फेट के साथ काम कर रहे हैं, तो आपको सावधान रहना चाहिए और दस्ताने पहनना चाहिए और आंखों की सुरक्षा के लिए चश्मे पहनने चाहिए। इसे निगलने पर गले में व फेफड़ो में घाव या दर्द हो सकता है। शरीर में प्रवेश करने पर यह सल्फ्यूरिक एसिड बनाता है जो बहुत अधिक संक्षारक होता है।

FAQ

Q : एल्युमिनियम सल्फेट का निर्माण कैसे किया जाता है ?
Ans : Aluminium sulfate का निर्माण ताजा अवक्षेपित एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की सही मात्रा के साथ अभिक्रिया कराकर बनाते है।
2Al(OH)3 + 3H2SO4  →   Al2(SO4)3 + 6H2O
सल्फ्यूरिक एसिड के विलयन में एल्युमिनियम धातु को गर्म करके एल्युमिनियम सल्फेट बनाया जाता है।
2Al + 3H2SO4  →  Al2(SO4)3 + 3H2↑

Q : एल्युमिनियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र क्या है ?
Ans : Al2(SO4)3

Q : एल्युमिनियम सल्फेट का अणुभार कितना है ?
Ans : 342.15 g/mol (anhydrous) और 666.44 g/mol (octadecahydrate) होता है।

Q : एल्युमिनियम सल्फेट का गलनांक कितना होता है ?
Ans : 770 °C

Q : एल्युमिनियम सल्फेट के अन्य नाम क्या है?
Ans : फिल्टर फिटकरी या डाई-एल्युमिनियम ट्राइसल्फेट

Q : क्या एल्युमिनियम सल्फेट शरीर को नुकसान पहुँचाता है ?
Ans : यह त्वचा और आंखों में जलन उत्पन कर सकता है। यदि आप एल्युमिनियम सल्फेट के साथ काम कर रहे हैं, तो आपको सावधान रहना चाहिए और दस्ताने पहनना चाहिए और आंखों की सुरक्षा के लिए चश्मे पहनने चाहिए। इसे निगलने पर गले में व फेफड़ो में घाव या दर्द हो सकता है। शरीर में प्रवेश करने पर यह सल्फ्यूरिक एसिड बनाता है जो बहुत अधिक संक्षारक होता है।

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