Phèn chua (Potassium Alum)

Danh pháp

Tên chung quốc tế

Potassium alum (Kali alum)

Tên khác

Phèn chua, phèn kali

Tên danh pháp theo IUPAC

aluminum;potassium;disulfate

Mã UNII

09OXB01F3O

Mã CAS

10043-67-1

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

KAl(SO4)2

Phân tử lượng

258.21 g/mol

Cấu trúc phân tử

Phèn chua là một sunfat kim loại bao gồm các ion kali, nhôm và sunfat theo tỷ lệ 1:1:2.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 0

Số liên kết hydro nhận: 8

Số liên kết có thể xoay: 0

Diện tích bề mặt tôpô: 177Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 12

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 92.5°C

Điểm sôi: 200°C

Tỷ trọng riêng: 1.725

Độ pH: 3 – 4

Độ tan trong nước: 1g/ 7.5 ml ở 25ºC

Hằng số phân ly pKa: -3

Cảm quan

Phèn chua là gì? Phèn chua là muối sunfat kali nhôm (kali alum). Tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng tinh hoặc trắng đục, có kích thước to nhỏ không đều và tan nhanh trong nước. Khi nung nóng ở nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng xốp, nhẹ được gọi là phàn phi hoặc khô phàn.

Muối này có vị chát, chua, tan nhiều trong nước nóng và không tan trong cồn.

Dạng bào chế

Gói: 0.25 mg / 2.5 cm, 0.35 mg / 2.5 cm, 0.65 mg / 2.5 cm, 1.15 mg / 2.5 cm, .45 mg / 2.5 cm

Dung dịch: 62.2 mg / mL

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Độ tan: Phèn chua tan trong nước và giải phóng nhiệt khi tan. Nhiệt độ cao sẽ tăng độ tan của phèn chua trong nước.

Độ ổn định nhiệt độ: Phèn chua có độ ổn định nhiệt độ tốt. Tuy nhiên, khi được nung nóng, nó có thể phân giải thành kali sulfat và nhôm sulfat.

Độ ổn định lưu trữ: Khi lưu trữ ở điều kiện bình thường và tránh ánh sáng trực tiếp, phèn chua có thể giữ được tính chất của mình trong một thời gian dài.

Phản ứng với các hợp chất khác: Phèn chua không dễ dàng phản ứng với các hợp chất khác ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên, nó có thể tương tác với một số hợp chất khi gặp điều kiện phản ứng phù hợp.

Nguồn gốc

Phèn kali dodecahydrat tự nhiên xuất hiện dưới hình thức của khoáng chất sunfat, được gọi là phèn-(K). Hiện tượng này thường thấy trong quá trình kết tủa trên các bề mặt đá ở những khu vực trải qua quá trình phong hóa và oxy hóa các khoáng chất chứa sunfat cùng khoáng chất chứa kali.

Trước đây, việc khai thác phèn kali thường được thực hiện thông qua việc khai thác alunite (KAl(SO4)2·2Al(OH)3) từ các lớp trầm tích núi lửa có chứa lưu huỳnh. Alunite không chỉ là nguồn cung cấp phèn, mà còn chứa kali và nhôm. Alunite đã được ghi nhận tại các địa điểm như Vesuvius, Ý; Springsure, Queensland; hang Alum ở Tennessee; Alum Gulch, Quận Santa Cruz, Arizona và đảo Cebu của Philippines.

Quá trình sản xuất phèn từ alunite bao gồm việc nung alunite, sau đó tiếp xúc với không khí trong khoảng thời gian nhất định. Trong quá trình này, alunite được duy trì độ ẩm bằng cách liên tục tiếp xúc với nước, cho đến khi nó chuyển thành dạng bột siêu mịn. Bột này sau đó được hòa tan trong nước nóng, loại bỏ tạp chất và để cho phèn kết tinh tạo thành.

Ngoài ra, phèn kali dodecahydrat cũng có thể tồn tại dưới dạng kalinit, một loại khoáng sợi có công thức hóa học KAl(SO4)2·11H2O.

Trong thời cổ đại

Trong thời đại xa xưa, người Ai Cập cổ đại đã biết đến tính chất của phèn kali. Họ trích ly nó từ chất bay hơi trong sa mạc phía Tây và sử dụng từ cách đây khoảng 1500 năm trước Công nguyên để làm mất đi sự đục trong nước, làm cho nước trong suốt hơn.

Pliny đã mô tả phèn kali dưới tên gọi alum hoặc salsugoterrae. Nó hiển nhiên tương đồng với bệnh stypteria mà Dioscorides cũng đã miêu tả. Tuy nhiên, tên “phèn” và các tên khác được áp dụng cho chất này – như misy, sory, chalcanthum và atramentum sutorium – thường dùng cho các sản phẩm khác có đặc tính hoặc công dụng tương tự, chẳng hạn như sắt sunfat hoặc “vitriol xanh”.

Việc sản xuất phèn kali từ alunite cũng đã được xác minh qua các khám phá khảo cổ học trên đảo Lesbos. Dấu vết của nơi này đã bị bỏ hoang từ thế kỷ thứ 7, nhưng niên đại của nó có thể ít nhất là từ thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên.

Trong văn bản Ayurvedic, phèn kali được đề cập dưới các tên như sphaṭika kṣāra, phitkari hoặc saurashtri. Nó cũng xuất hiện trong y học cổ truyền Trung Quốc với tên gọi mingfan.

Ở thời trung cổ và hiện đại

Trong thời Trung cổ và hiện đại, việc đưa phèn kali vào Anh chủ yếu được thực hiện thông qua nhập khẩu từ khu vực Trung Đông. Từ thế kỷ 15 trở đi, trong hàng trăm năm, nguồn cung cấp chủ yếu đến từ các Quốc gia Giáo hoàng. Tại đây, phèn kali có vai trò quan trọng trong việc gắn màu cho ngành công nghiệp len, một lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế Anh. Việc này đặc biệt quan trọng vì nhuộm màu có thể làm tăng giá trị của sản phẩm len nếu được thực hiện một cách chất lượng.

Tuy nhiên, nguồn cung cấp từ khu vực này không đáng tin cậy và sự phụ thuộc quá mức vào nhập khẩu đã thúc đẩy nỗ lực phát triển nguồn cung ở Anh. Điều này trở nên đặc biệt cấp bách sau khi việc nhập khẩu từ các quốc gia theo Giáo hoàng bị đình chỉ kể từ khi Henry VIII bị cấm thánh hiến.

Lịch sử cho thấy rằng phèn kali đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp len từ thời cổ điển, qua thời Trung cổ, và tiếp tục đến thế kỷ 19 như một chất cố định màu hoặc thuốc nhuộm trong quá trình chế biến len thành các sợi vải nhuộm.

Trong thế kỷ 13 và 14, phèn chua, được chiết xuất từ alunite, thường được nhập khẩu từ Phocaea, một vùng gần Vịnh Smyrna thuộc Byzantium, bởi người Genoa và người Venice, và sau đó là Florence. Sự cạnh tranh này thậm chí còn góp phần gây ra xung đột giữa Genoa và Venice.

Sau sự sụp đổ của Constantinople, alunite (nguồn của phèn) được phát hiện tại Tolfa, một vùng thuộc Lãnh thổ Giáo hoàng, vào năm 1461. Ngành công nghiệp nhuộm dệt ở Bruges và nhiều địa điểm tại Ý, sau đó là Anh, đã đòi hỏi sự ổn định từ phèn chua để tăng hiệu suất thuốc nhuộm trên vải và làm cho màu sắc rực rỡ hơn.

Trải qua những nỗ lực đầu thế kỷ 17, với nguồn vốn từ nhà nước, ngành công nghiệp xử lý đá phiến – chứa chủ yếu nhôm sunfat – đã được hình thành ở Yorkshire. Đây đã đóng góp quan trọng cho Cách mạng Công nghiệp. Một di tích lịch sử tiêu biểu về sản xuất phèn từ đá phiến và nước tiểu con người là công trình sản xuất phèn Peak ở Ravenscar, Bắc Yorkshire. Vào thế kỷ 18, cảnh quan phía đông bắc Yorkshire đã trở nên khác hẳn do quá trình này, với các đống đá phiến cháy cao tới 100 feet (30 m) và sự đốt cháy liên tục trong nhiều tháng.

Các bước sản xuất phèn bao gồm khai thác đá, chiết xuất, ngâm tro đá phiến trong nước tiểu, đun sôi, làm bay hơi, kết tinh, xay xát và đóng gói cho xuất khẩu. Hoạt động khai thác đá đã ảnh hưởng đến cảnh quan đá vùng này, rừng cả bị đốn hạ để làm nguyên liệu nấu than và đất bị ô nhiễm bởi axit sulfuric và tro.

Xác định công thức

Vào đầu thế kỷ 18, Georg Ernst Stahl đã khẳng định rằng phản ứng giữa axit sunfuric và đá vôi tạo thành một loại phèn. Sự hiểu nhầm này đã sớm được sửa chữa bởi Johann Pott và Andreas Marggraf. Họ đã chỉ ra rằng kết tủa tạo ra khi chất kiềm được thêm vào dung dịch phèn, cụ thể là alumina, không giống với vôi và phấn, mà thực tế là một thành phần trong đất sét thông thường.

Marggraf cũng đã chỉ ra cách tạo ra tinh thể phèn hoàn hảo bằng cách hòa tan alumina trong axit sulfuric và sau đó thêm kali hoặc amoniac vào dung dịch đặc. Vào năm 1767, Torbern Bergman đã quan sát ra rằng kali hoặc amoni sunfat là cần thiết để chuyển nhôm sunfat thành phèn, trong khi natri hoặc canxi lại không có tác dụng.

Khi đó, phèn (“kali”) được cho là chỉ tồn tại trong thực vật. Nhưng vào năm 1797, Martin Klaproth đã phát hiện kali hiện diện trong các khoáng chất như leucite và lepidolite.

Louis Vauquelin đã đặt giả thuyết rằng kali cũng là một thành phần của nhiều khoáng chất khác. Dựa trên các thí nghiệm của Marggraf và Bergman, ông nghi ngờ rằng chất kiềm này là một phần quan trọng của phèn tự nhiên. Năm 1797, ông đã xuất bản một bài luận chứng minh rằng phèn chua thực sự là một loại muối kép, bao gồm axit sulfuric, alumina và kali.

Trong cùng một tập san, Jean-Antoine Chaptall cũng đã công bố phân tích về bốn loại phèn khác nhau, bao gồm phèn La Mã, phèn Levant, phèn Anh và cả phèn do ông sản xuất, điều này xác nhận các kết quả mà Vauquelin đã đưa ra.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Potassium alum là gì? Phèn kali được biết đến với khả năng làm giảm sưng viêm mũi, đường tiêu hóa và đường tiết niệu, cũng như kiểm soát việc tiết chất quá mức. Đồng thời, nó cũng có khả năng làm đông máu, giúp kiểm soát tình trạng chảy máu.

Nhiệm vụ chính của phèn kali trong lĩnh vực dược là đóng vai trò làm lành, kháng khuẩn và bổ trợ. Cơ chế làm lành được thực hiện bằng cách tạo ra sự đông máu ở các lớp mô bề mặt, tạo nên một lớp vỏ bảo vệ. Việc tạo ra các ion phèn giúp cân bằng điện tích trên các protein trong huyết tương, dẫn đến quá trình đông máu.

Hiện tượng tương tự cũng được quan sát trong các chất kháng khuẩn, trong đó các ion này tương tác với các nhóm protein thiol và axit hữu cơ tự do trên vi khuẩn và protein tự do. Kết quả là tạo thành kết tủa protein, gây co bóp tế bào và làm khô dịch tiết.

Đặc tính bổ trợ của phèn kali được tận dụng chủ yếu trong sản xuất vắc-xin, nơi sự hiện diện của chất này thúc đẩy sự tăng cường của hệ miễn dịch trong quá trình phản ứng vắc-xin.

Ứng dụng trong y học

Trong lĩnh vực y học, phèn kali có ứng dụng chủ yếu như chất làm lành và sát trùng.

Trong trường hợp vết cắt nhỏ (đặc biệt là sau khi cạo râu) và vết xước, chảy máu cam và trĩ, phèn kali được sử dụng để làm dịu và kiểm soát tình trạng chảy máu. Cụ thể, người ta tạo ra những que bút chứa phèn kali hoặc nhôm sunfat để áp dụng tại chỗ, giúp giảm chảy máu và giảm đau đớn. Thậm chí sau khi cạo râu, việc chà xát một khối phèn kali lên vùng da ẩm có thể giúp làm tắt máu.

Sản phẩm phèn kali còn được áp dụng để giải quyết vấn đề mụn nhọt, mụn trứng cá, và thúc đẩy quá trình lành vết loét áp-tơ trong miệng hoặc vết loét miệng. Đặc tính khô vùng da và giảm kích ứng tại chỗ của phèn kali đóng vai trò quan trọng trong việc này.

Ngoài ra, phèn kali được sử dụng trong nha khoa, đặc biệt trong dây rút nướu, nhờ khả năng làm lành và cầm máu của nó.

Tác dụng của phèn chua trị hôi nách: Trong lĩnh vực trị mồ hôi và khử mùi cơ thể, kali và phèn amoni là thành phần chính của một số sản phẩm. Chúng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây ra mùi cơ thể, đóng góp vào tính năng khử mùi của sản phẩm này. Đặc tính này đã được sử dụng như một chất khử mùi nách ở nhiều nơi như Châu Âu, Mexico, Thái Lan, và Philippines.

Phèn kali cũng có vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế bổ trợ miễn dịch, đặc biệt trong việc tăng hiệu quả của vắc-xin. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, nhôm hydroxit và nhôm photphat đã thay thế phèn kali trong vắc-xin thương mại.

Dược động học

Hấp thu

Phèn kali trong dạng dodecahydrate tồn tại dưới dạng một phân tử có kích thước lớn. Phân tử này không thể thẩm thấu qua da khi được sử dụng như một chất làm lành da trong các sản phẩm bôi ngoại da có sẵn trên thị trường.

Khi được dùng qua đường miệng, muối nhôm sẽ nhanh chóng tan trong dạ dày và sau đó có thể tạo thành nhôm hydroxit hoặc muối nhôm khác có khả năng hấp thu kém.

Phân bố

Sự phân bố của muối nhôm trong cơ thể chịu sự tác động của sự thay đổi nồng độ hormone tuyến cận giáp. Các nghiên cứu tiền lâm sàng đã chứng minh rằng việc sử dụng muối nhôm qua đường uống dẫn đến cơ chế tạo ra các chất cặn trong thận, cơ, xương và chất xám.

Chuyển hóa

Phèn kali không trải qua quá trình chuyển hóa. Khi được tiếp xúc hoặc hấp thụ, nó nhanh chóng tan trong nước và tạo thành các ion, sau đó có thể tạo ra các dẫn xuất muối khác.

Thải trừ

Sau khi được hấp thụ, phèn kali chủ yếu được thận thải bài tiết. Một phần lớn liều hấp thụ được loại bỏ qua nước tiểu từ quá trình tiết chất thải. Khoảng 0,1-0,3% liều hấp thụ được bài tiết qua nước tiểu.

Tỷ lệ thanh thải nhôm qua thận khoảng 5-10% lượng bài tiết urê hoặc creatinine. Sự giảm tỷ lệ thanh thải của hợp chất nhôm là do khả năng cao của chúng liên kết với protein.

Các nghiên cứu trên các hợp chất nhôm đã chỉ ra thời gian bán hủy xấp xỉ 4,5 giờ khi được tiêm tĩnh mạch.

Độc tính ở người

Phèn chua, với hàm lượng nhôm chỉ khoảng 10%, được xem là an toàn với sức khỏe con người, không gây hại đáng kể.

Tính an toàn

Tác hại của phèn chua? Trong mức sử dụng hợp lý, phèn chua không đem lại nguy hiểm cho cơ thể con người. Tuy nhiên, cần cẩn trọng khi sử dụng lượng lớn phèn chua, vì điều này có thể gây ra các triệu chứng không dễ chịu như buồn nôn, chóng mặt và tiêu chảy.

Mặc dù phèn chua có nhiều ứng dụng hữu ích, nhưng việc lạm dụng có thể tiềm ẩn nhiều rủi ro cho sức khỏe. Lý do là bởi thành phần của phèn chua bao gồm nhôm. Nếu lượng nhôm từ phèn chua được hấp thụ vào cơ thể, một phần sẽ tích tụ trong xương và một phần sẽ được tiết ra ngoài. Nếu cơ thể tích tụ quá nhiều nhôm, có thể gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh và tạo nguy cơ mắc phải các bệnh nguy hiểm.

Tương tác với thuốc khác

Thuốc giảm acid dạ dày: Phèn chua có khả năng tăng độ axit của dạ dày. Do đó, việc sử dụng đồng thời với các thuốc giảm acid dạ dày có thể giảm hiệu quả của chúng.

Thuốc có chứa nhôm: Vì phèn chua có chứa nhôm, nếu bạn đang sử dụng các thuốc khác chứa nhôm (như một số loại thuốc trị tiêu chảy hoặc thuốc giảm acid dạ dày chứa nhôm), việc sử dụng đồng thời có thể tăng nguy cơ tích tụ nhôm trong cơ thể.

Thuốc chống đông: Phèn chua có khả năng làm giảm hiệu quả của một số thuốc chống đông.

Lưu ý khi sử dụng Kali alum

Cũng có nhiều quan ngại về an toàn sức khỏe khi sử dụng phèn chua, do có chứa nhôm, một chất có thể gây ảnh hưởng không tốt đến hệ thần kinh. Mặc dù một số nghiên cứu khoa học chỉ ra nhôm chỉ gây độc cho hệ thần kinh của chuột và chưa có bằng chứng cụ thể cho tác động tiêu cực đối với con người.

Để bảo đảm an toàn sức khỏe, các tổ chức an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) và tổ chức y tế thế giới (WHO) đã áp dụng các biện pháp nghiêm ngặt về việc sử dụng nhôm trong thực phẩm. Theo đó, hằng tuần, mức tối đa tiêu thụ nhôm được giới hạn ở mức 1mg/kg cân nặng.

Một vài nghiên cứu của Kali alum trong Y học

Tác dụng của natri tetraborat và phèn trong điều trị tiêu chảy cấp ở trẻ em

Hiệu quả của việc bù nước bằng đường uống (OR) đã được chứng minh rõ ràng trong việc kiểm soát tình trạng mất nước trong tiêu chảy cấp tính ở trẻ em. Nhiều tác giả đã cố gắng tìm kiếm các loại chất phụ gia có hiệu quả trong việc giữ lại dịch uống và thúc đẩy sự hấp thu tích cực của chúng vào tuần hoàn. Bất kỳ tác nhân nào làm giảm yêu cầu bù nước qua đường uống một cách hiệu quả đều nên được xem xét cho các nghiên cứu tiền cứu.

Trong số các loại thuốc truyền thống, người ta nhận thấy rằng natri tetraborat (borax) và phèn chua làm giảm đáng kể nhu cầu chất lỏng trong nhiều trường hợp tiêu chảy cấp tính ở trẻ em. Cách sử dụng truyền thống các hóa chất này mà không có bất kỳ tác dụng phụ đáng chú ý nào đã được mô tả trong nhiều thế kỷ. Trong quá trình quan sát sơ bộ trên 26 trẻ em của chúng tôi được dùng muối này, không phát hiện thấy tác dụng phụ nào.

Tài liệu tham khảo

1. Aung, M. M., & U, P. P. (1986). The effect of sodium tetraborate and alum in the management of acute childhood diarrhoea. Annals of tropical paediatrics, 6(1), 27–29. https://doi.org/10.1080/02724936.1986.11748406
2. Drugbank, Kali alum, truy cập ngày 26 tháng 8 năm 2023.
3. Pubchem, Kali alum, truy cập ngày 26 tháng 8 năm 2023.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội