Alaune - die besondere Sulfatgruppe

Experimente:
Versuch: Züchten schöner Einzelkristalle nach der Unterkühlungsmethode
Versuch: Aluminiumsalze reagieren sauer
Versuch: Eiweißfällung durch Alaune
Versuch: Beizenfärbung
Versuch: Leimen von Papier mit Harzsäuren
Versuch: Farblose Eisen(III)-Salze
Versuch: Der besondere Einzelkristall: Chromalaun


Der Alaun war schon im Altertum bekannt. Im Lateinischen gibt es sogar ein Wort dafür, alumen. (Das ist auch der Ursprung des Namens für das Metall Aluminium.)
Bis etwa 1900 wurde Alaun aus Alaunschiefer gewonnen. Die alte Methode war sehr kompliziert und zeitraubend, außerdem war sie umweltschädigend (-> Webseite). Dann folgten modernere Verfahren wie der Aufschluss der Tonmineralien mit Schwefelsäure und der anschließende Zusatz von Kaliumsulfat.

Die Bezeichnung "Alaun" hat mittlerweile einen Bedeutungswandel durchgemacht. Früher bezeichnete man damit nur ein wasserhaltiges Kalium-Aluminiumsulfat mit der Formel

KAl(SO4)2 · 12 H2O

Heute beschreibt der Name Alaun eine Klasse von Salzen, die alle etwas Gemeinsames haben.


Alaune haben gemeinsame Eigenschaften
Ihre allgemeine Formel ist

   Me(I)Me(III)(SO4)2 · 12 H2O

- Me(I) steht für einwertige Kationen wie K+. Es kann auch durch das nichtmetallische Kation NH4+ ersetzt werden, weil beide identische Ionendurchmesser haben.
- Me(III) steht für dreiwertige Kationen wie vor allem Al3+, Fe3+ und Cr3+.

Das Kristallwasser liegt im Gitter exakt angeordnet vor. Jeweils 6 Wassermoleküle umgeben komplexartig die Metall-Ionen. Deshalb beschreibt die folgende Formel die Struktur genauer als die o. a. Formel.

   [Me(H2O)6]+[Me(H2O)6]3+ (SO4)2

Alaune sind Doppelsalze; das heißt, die Ionen sind einzeln nachweisbar und die elektrische Leitfähigkeit setzt sich additiv aus den einzelnen Leitfähigkeiten der Ionen zusammen.

Alaune bilden sehr große oktaedrische Kristalle, die dazu noch leicht zu züchten sind (-> Versuch).

Bild 1: Alaunkristall
(Foto: Daggi)


Bemerkenswert ist, dass ihre Lösungen sauer reagieren. Grund ist die Hydrolyse, das heißt die Reaktion der Salzbestandteile mit Wasser. So bilden Aluminiumhydrate als amphotere Stoffe mit Wasser Protonen (-> Versuch).

Ursache dafür ist der starke Elektronenzug der dreifach positiv geladenen Kationen auf die Wassermoleküle, wodurch die O-H-Bindungen gelockert und Protonen freigesetzt werden.
Die genannten Me(III)-Ionen bilden aber gern Komplexe. So können sie sich an funktionelle Gruppen der Proteine binden, wobei sie sogar Proteinmoleküle vernetzen können.

Alaune wirken also eiweißfällend (-> Versuch). Das eröffnet für die Alaune eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten:
- Aluminiumalaun nimmt man als adstringierenden Rasierstein zum Blutstillen.
- Alaune dienen als Gerbmittel. Auf diese Weise wird das Leder-Eiweiß vor dem Verderben geschützt. Nachteil: Die teilweise toxischen Metall-Ionen bleiben im Leder gebunden und können z. B. Chrom-Allergien auslösen.

Auf einer Komplexbildung beruht auch die Verwendung bei der Beizenfärbung. Die dreiwertigen Me(III)-Ionen stellen die Verbindung her zwischen der Faser und dem Farbstoff (wie z. B. Alizarin; -> Versuch).


Spezielles
Aluminiumalaun verwendet man darüber hinaus vor allem zur Leimung von Papier (-> Versuch).

Eisenalaun ist neben Eisen(III)-nitrat eines der wenigen farblosen Eisen(III)-salze. Es enthält nämlich die farblosen [Eisen(H2O)6]3+-Komplexe. Gibt man es in Wasser, so bildet sich rasch eine gelbbraune Lösung (-> Versuch). Diese enthält die braunen [Eisen(H2O)5(OH)]2+-Komplexe.

Chromalaun ist instabil. Seine Kristalle geben das Kristallwasser leicht ab. Man sagt, dass sie verwittern (-> Versuch).

Bild 2: Kristalle von Chromalaun
(Foto: Daggi)


Zum Chromalaun haben wir einen Tipp des Monats.


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Letzte Überarbeitung: 09. Juli 2008, Dagmar Wiechoczek