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13746-66-2 / 鐵氰化鉀的應(yīng)用

概述[1]

鐵氰化鉀(potassium ferricyanide),化學(xué)式K3[Fe(CN)6],俗稱赤血鹽、赤血鹽鉀。該亮紅色固體鹽可溶于水,水溶液帶有黃綠色熒光,含有鐵氰根配離子{[Fe(CN)6]3−}。鐵氰化鉀由德國化學(xué)家利奧波德·格麥林于1822年發(fā)現(xiàn),德國化學(xué)家羅伯特·威廉·本生于1846年成功測定鐵氰化鉀的組成和結(jié)晶。

主要應(yīng)用于照相紙、顏料、制革、印刷、制藥、肥料、媒染劑、電鍍、造紙、鋼鐵等工業(yè),化學(xué)上常用于亞鐵離子(Fe2+)的檢驗。該物質(zhì)的中心原子是鐵離子(Fe3+),配位體是氰根離子(CN-),配位數(shù)為6,內(nèi)界是鐵氰根離子{[Fe(CN)6]3-},外界是鉀離子(K+)。

化學(xué)性質(zhì)

1.穩(wěn)定性,其水溶液受光及堿作用易分解。遇亞鐵鹽則生成深藍(lán)色沉淀。經(jīng)灼燒可完全分解。能被酸分解,能被光及還原劑還原成亞鐵氰化鉀。經(jīng)灼燒可完全分解,產(chǎn)生劇毒氰化鉀和氰。但在常溫下,固體赤血鹽鉀卻十分穩(wěn)定。其水溶液受光及堿作用易分解,遇亞鐵鹽則生成深藍(lán)色沉淀(滕氏藍(lán))。

見光分解化學(xué)方程式:K3[Fe(CN)6]+ 3H2O =Fe(OH)3+ 3KCN + 3HCN

燃燒分解化學(xué)方程式:2K3[Fe(CN)6]=6KCN+2FeC2+2N2+(CN)2

遇亞鐵鹽生成沉淀離子方程式:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2

抗壞血酸還原化學(xué)方程式[1] (北京師范大學(xué)無機化學(xué)教研室.無機化學(xué)-第四版)

C6H8O6+2[Fe(CN)6]3-=C6H6O6+2[Fe(CN)6]4-+2H+

2NH2OH+2[Fe(CN)6]3-=N2+2[Fe(CN)6]4-+2H++2H2O

2.毒性,鐵氰化鉀是一種氧化劑,有毒。其熱溶液能被酸及酸式鹽分解,放出劇毒的氰化氫氣體,高溫分解成極毒的氰化鉀。能被光及還原劑還原成亞鐵氰化鉀。最小致死量(大鼠,經(jīng)口)1600mg/kg。

3.化學(xué)反應(yīng),鐵氰化鉀可以和各種鹽類反應(yīng),對金屬鹽可能產(chǎn)生沉淀,其試驗(鐵氰化鉀為0.1mol/L)列表如下:

鐵氰化鉀的應(yīng)用

制備方法[1] [2]

方法一為氯氣氧化法:由黃血鹽鉀作原料,采用氯氣氧化法制得,或用電解法使黃血鹽鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)制得。氯氣氧化法黃血鹽鉀熱溶液在氯氣作用下,于60~65 ℃左右進(jìn)行氧化生成赤血鹽鉀。控制反應(yīng)料液pH值為6~7時,停止通入氯氣,再加入高錳酸鉀飽和溶液,并以硫酸高鐵銨檢驗為棕紅色為止。用鹽酸調(diào)節(jié)物料的酸堿度,使pH值為7~8,反應(yīng)后物料經(jīng)沉降、過濾、真空蒸發(fā)至溶液相對密度12時,再經(jīng)冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥,得赤血鹽鉀成品。

制備方程式:

2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+2NCl

3K4[Fe(CN)6]+KMnO4+2H2O=3K3[Fe(CN)6]+MnO2+4KOH

方法二為電解法:將黃血鹽鉀的飽和溶液在60 ℃以下進(jìn)行電解,使黃血鹽鉀發(fā)生自偶氧化還原反應(yīng)生成赤血鹽鉀及副產(chǎn)品氫氧化鉀。待電解液中鐵氰化鉀含量達(dá)320 g/L時開始冷卻結(jié)晶,濃度降至280 g/L后進(jìn)行分離、干燥,制得赤血鹽鉀成品。

制備方程式:

2K4[Fe(CN)6]+2H2O=2K3[Fe(CN)6]+2KOH+H2

方法三為純化法:將工業(yè)品鐵氰化鉀加到水中(350 mL水中加130~135 g),攪拌,加熱(不超70℃),待全部溶解后,過濾,冷卻結(jié)晶,離心甩干,用少量水洗滌,在室溫下干燥,即得分析純成品。

應(yīng)用領(lǐng)域

1.漂白劑[2]

鹵化銀彩色感光材料沖洗的漂白劑,黑白感光材料的減薄劑,黑白照片調(diào)棕色的漂白劑。廣泛采用的高溫快速彩色沖洗工藝已不使用。但彩色電影膠片的沖洗仍大量使用。沖洗彩底用的是鐵氰化鉀漂白液,其成份是由鐵氰化鉀和溴化鉀組成的,它的特點是漂白速度快,但穩(wěn)定性較低,在高濃度的溶液中夾帶過來的彩色顯影液會產(chǎn)生灰霧影響質(zhì)量,且可能生成劇毒物氫氰酸和氰化鉀。

2.腐蝕劑

鐵氰化鉀與氫氧化鈉、水混合可以作為合金腐蝕劑,腐蝕如高鉻鑄鐵或顯示不銹鋼中的ζ相和鐵素體奧氏體不銹鋼中α-相等?;蛘咦鳛殡p相不銹鋼-碳鋼復(fù)合板的顯微組織顯示方法,首先用鐵氰化鉀、氫氧化鉀以及余量的水混合物顯示出雙相鋼的組織,流水沖洗干凈、噴上無水乙醇,迅速干燥,再用體積4%硝酸酒精溶液4ml硝酸+96ml的無水乙醇腐蝕出碳鋼或低合金鋼的組織,流水沖洗干凈、噴上無水乙醇,迅速干燥。

3.分析用試劑[3]

點滴分析測定高鐵、銫、鎵、汞、鋅和二氧化鈾或鈍化液的含鉻量的分析等。氮肥生產(chǎn)中甲醇的含硫量分析。農(nóng)藥除草醚生產(chǎn)中廢水分析。如薄層色譜分析體系的顯色劑為鐵氰化鉀-三氯化鐵試劑;以及以鐵氰化鉀溶液為電子媒介體,基于絲網(wǎng)印刷電極硫化氫的電化學(xué)快速檢測,用循環(huán)伏安法和示差脈沖伏安法研究硫化氫在絲網(wǎng)印刷電極上的伏安響應(yīng)等。

4.藍(lán)圖印刷

以鐵氰化鉀為原料形成的滕氏藍(lán)被應(yīng)用于用于藍(lán)圖印刷術(shù)及攝影的卡羅法中,由K3[Fe(CN)6]與亞鐵離子反應(yīng)制得。

5.溫和氧化劑

可作溫和氧化劑。如作氧化劑測定血清總膽紅素,測定痕量鉛和汞的氫化物發(fā)生原子熒光法。以及使用鐵氰化鉀化學(xué)氧化聚苯胺刺狀微球,采用配位化合物鐵氰化鉀作為氧化劑,利用化學(xué)氧化法制備水溶性較好、比表面積較大的聚苯胺刺狀微球。

6.指示劑

以鐵氰化鉀為滴定劑的示波極譜滴定法稱為鐵氰化鉀滴定法,即以K3[Fe(CN)6]與物質(zhì)在鹽酸介質(zhì)中的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ),用K3[Fe(CN)6]標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定該物質(zhì),以K3[Fe(CN)6]在示波極譜圖上切口的出現(xiàn),用以指示滴定終點。鐵氰化鉀溶液作為滴定劑具備很多優(yōu)點,如鐵氰化鉀能得到很高的純度,水溶液很穩(wěn)定,是一個比較弱的氧化劑,具有強氧化劑所沒有的選擇性氧化性能等。

組織學(xué)上用K3[Fe(CN)6]來檢測生物組織中的亞鐵離子,在酸性溶液中與亞鐵離子反應(yīng)生成不溶的藍(lán)色顏料,被稱為滕氏藍(lán)。檢測鐵離子時使用的則是亞鐵氰化鉀,也生成不溶的藍(lán)色顏料,稱為普魯士藍(lán)。 研究表明滕氏藍(lán)與普魯士藍(lán)是同一物質(zhì),顏色略有不同是因為制備方法等的不同而導(dǎo)致的。

鐵氰化鉀與酚酞混合得到鐵銹指示劑。用色度計分析深藍(lán)色的Fe4[Fe(CN)6]3,可以算出起始的鐵離子摩爾數(shù)。

檢驗亞鐵離子:取少量樣品于試管中,滴加鐵氰化鉀溶液,若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(鐵氰化亞鐵),則證明存在亞鐵離子。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京師范大學(xué)無機化學(xué)教研室.無機化學(xué)-第四版[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2] 陳紅燕.淺談鐵氰化鉀漂白液PH值的穩(wěn)定性及其控制[J].現(xiàn)代電影技術(shù),2001(7):44-45.

[3] 余麗.基于絲網(wǎng)印刷電極硫化氫、重金屬離子的快速檢測[D].安徽:合肥工業(yè)大學(xué),2013.