铁氰化钾

一种无机化合物

铁氰化钾

铁氰化钾(potassium ferricyanide或potassium hexacyanoferrate(Ⅲ)[0])又名六氰合铁酸钾、赤血盐、赤血盐钾,[6]是一种无机化合物,通常为深红色或金红色晶体或粉末 [4] [3]。其化学式为K₃[Fe(CN)₆],分子量为329.24,密度为1.89g/cm3,[0]溶于水、丙酮,不溶于乙醇、液氨及乙酸甲酯。[6]铁氰化钾见光或溶于水都不稳定,受热则分解(灼烧可完全分解);[1][7]在强酸性溶液中可生成有剧毒的氢氰酸气体,在碱性溶液中与双氧水反应可被还原成亚铁氰化钾;[8]还可与不同金属盐生成不同颜色沉淀物。[9]铁氰化钾由德国化学家利奥波德·格麦林(Leopold Gemelin)于1822年发现。[10]十九世纪四十年代,两位法国化学家沙布斯(J.J.Schabus)和彭尼(F.Ponny)各自独立地以铁氰化钾做外指示剂,重铬酸钾做标准溶液,滴定亚铁。[11]之后,德国化学家罗伯特·威廉·本生(Robert Wilhelm Bunsen)于1860~1861年间成功测定铁氰化钾的组成和结晶。[12]

qíng化钾(potassium ferricyanide或potassium hexacyanoferrate(Ⅲ)[1])又名六氰合铁酸钾、赤血盐、赤血盐钾,[7]是一种无机化合物,通常为深红色或金红色晶体或粉末 [5] [4]。其化学式为K₃[Fe(CN)₆],分子量为329.24,密度为1.89g/cm3,[1]溶于水、丙酮,不溶于乙醇、液氨及乙酸甲酯。[7]铁氰化钾见光或溶于水都不稳定,受热则分解(灼烧可完全分解);[2][8]在强酸性溶液中可生成有剧毒的氢氰酸气体,在碱性溶液中与双氧水反应可被还原成亚铁氰化钾[9]还可与不同金属盐生成不同颜色沉淀物。[10]

铁氰化钾由德国化学家利奥波德·格麦林(Leopold Gemelin)于1822年发现。[11]十九世纪四十年代,两位法国化学家沙布斯(J.J.Schabus)和彭尼(F.Ponny)各自独立地以铁氰化钾做外指示剂重铬酸钾标准溶液滴定亚铁[12]之后,德国化学家罗伯特·威廉·本生(Robert Wilhelm Bunsen)于1860~1861年间成功测定铁氰化钾的组成和结晶。[13]

铁氰化钾常用亚铁氰化钾氯气(或高锰酸钾)反应或以亚铁氰化钾为原料电解制备。[1]其可用于印刷制版,彩色片的漂白以及晒制蓝图等;[14]也可在化学领域中作为指示剂(与三氯化铁反应生成普鲁士蓝)或滴定分析用;[15][16]此外,在工业领域其也用作抛光腐蚀剂、电镀蚀刻剂制革以及造纸等。[7][17]

相关历史

铁氰化钾是由德国化学家利奥波德·格麦林(Leopold Gemelin)于1822年发现的。[11]1834年,约瑟夫·路易·盖-吕萨克(J.L.Gay-Lussac)通过将铁氰化钾与甲碱一起熔融,首次生产了氰化钾。[18]

十九世纪四十年代,两位法国化学家沙布斯(J.J.Schabus)和彭尼(F.Ponny)各自独立地以铁氰化钾做外指示剂,重铬酸钾做标准溶液,滴定亚铁。[12]之后,德国化学家罗伯特·威廉·本生(Robert Wilhelm Bunsen)在1860~1861年间成功测定铁氰化钾的组成和结晶。[13]

物理性质

铁氰化钾分子量为329.24,为深红色或金红色晶体或粉末,属正交单斜晶系[4][5]其密度为1.89g/cm3,[1]折射率为1.5660,[7]无特殊气味,[6]常温下稳定。溶于水、丙酮,不溶于乙醇液氨乙酸甲酯[7]其中在水中的溶解度为:0℃时是30.2g/100g水;20℃时是46g/100g水;60℃时是70g/100g水。[6]

化学性质

铁氰化钾见光或溶于水都不稳定,受热则分解(灼烧可完全分解)。由于铁氰化钾在日光照射下会释放出剧毒物质氰酸根,对水体有严重的污染,因此必须进行再生回收使用,以减少其排放量。再生的方法是加入氧化剂,如:氯气、溴、臭氧、过硫酸盐等使亚铁氰化钾氧化为铁氰化钾。[2][8]

同时,铁氰化钾不论在酸性溶液中或在碱性溶液中,均呈现较强的氧化性能,其中在强酸性溶液中可生成有剧毒的氢氰酸气体,在碱性溶液中与双氧水反应可被还原成亚铁氰化钾[9]此外,其还可与不同金属盐生成不同颜色沉淀物[10]

分解反应

铁氰化钾灼烧完全分解,生成有剧毒的氰化钾和氰。[2]

在酸性溶液中反应

铁氰化钾与稀硫酸共热,则缓慢分解,生成游离的氢氰酸(有剧毒)。[9][2]

铁氰化钾与浓硫酸共热,则所生成的氢氰酸会继续分解,变为一氧化碳和氨气。[9]

在酸性溶液中,铁氰化钾呈现出较强的氧化性能,例如在酸性溶液中,氧化碘化钾而析出游离碘,反应定量进行。[2]

铁氰化钾在酸性溶液中,还可氧化抗坏血酸,本身被还原为亚铁氰化钾,在一定条件下,反应定量进行。[9]

此外,铁氰化钾还可以氧化S2-、SO32-、S2O42-、S2O52-、S2O32-、S4O62-等离子为SO42-。[9]

在碱性溶液中反应

铁氰化钾在碱性溶液中与双氧水反应,被还原成亚铁氰化钾。[9]

与金属盐生成不同颜色的沉淀

铁氰化钾可与亚铁离子生成普鲁士蓝。[19]

此外,银、铜、钴、锰、锌等离子与铁氰化钾反应也可生成不同颜色沉淀。[10]

金属盐(金属离子)生成沉淀沉淀颜色
AgNO3Ag3[Fe(CN)6]棕色
CuCl2Cu3[Fe(CN)6]2绿色
CoCl2(中性或微酸性溶液中)Co3[Fe(CN)6]2棕红色
MnCl2Mn3[Fe(CN)6]棕色
ZnCl2Zn3[Fe(CN)6]2黄褐色
参考资料:[10][20]

摄影与印刷

在摄影领域,铁氰化钾可作为彩色片的漂白剂:彩色感光材料经过显影后,画面是由金属银和染料两种物质组成的,还原的金属银是黑色,只有将它除掉才能显示出由染料组成的影象。铁氰化钾作为漂白剂与显影物质相遇,显影物质很快被氧化而形成彩色灰雾。[21]其也可用来减薄曝光过度或显影过度的黑白底片,是电影制作中用化学处理法作渐隐渐显效果的减薄液的主要成分之一。[8]

铁氰化钾可用于着色,如晒蓝图时用柠檬酸铁ǎn草酸铁铵作感光剂,铁氰化钾作显色剂,[22][23]其原理是亚铁盐与铁氰化钾作用,生成不溶性的滕氏蓝沉淀。其中若铁氰化钾用量多,则感光慢,色深,用量少,则感光快,色浅。[24]此外,在印刷制版时,可用铁氰化钾对非图文区作亲水处理,完成制版。[25]

化学领域

铁氰化钾可用作指示剂,如在鉴别吗啡可待因时,吗啡具有酚羟基而有弱还原性,遇稀铁氰化钾试液,吗啡被氧化成伪吗啡,而铁氰化钾则被还原成亚铁氰化钾,亚铁氰化钾再与试液中的三氯化铁反应生成普鲁士蓝,即显蓝绿色,而可待因无还原性,不能还原铁氰化钾。[15]

铁氰化钾常被用于滴定分析,如电位滴定法测定钴精矿中钴的含量时,在氨性溶液中,加入一定量的铁氰化钾,将二价钴氧化为三价钴,过量的铁氰化钾用硫酸钴溶液滴定,按电位法确定终点。[16]又如,还原糖的测定,其原理是还原糖在碱性溶液中能把铁氰化钾还原为亚铁氰化钾,根据铁氰化钾的溶液和待测样品的滴定量,便可计算出待测样品中还原糖的含量。[26]此外,实验室常用比较温和的氧化剂(如铁氰化钾)氧化硫胺素生成脱氢硫胺素。[27]

工业领域

铁氰化钾在硬质合金抛光材料中可作为腐蚀抛光液。[17]此外铁氰化钾也用作钢铁渗碳剂、浮选剂、电镀及蚀刻剂、阻聚剂以及用于制革、造纸及制造密封胶等。[7]

化学氧化法

此法是利用亚铁氰化钾氯气(或高锰酸钾)反应制得。首先在反应器中常温下溶解六氰合铁(Ⅱ)酸钾,然后再60~65℃通入过量氯气,进行氧化反应,得到铁氰化钾,反应液经过蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥,得到铁氰化钾成品。其化学反应如下:[1][14]

电解氧化法

该方法是以亚铁氰化钾为原料电解制备铁氰化钾:在亚铁氰化钾溶液中加入氢氧化钾调成弱碱性作为电解液,以石墨作阳极,铁作阴极。进行电解氧化得到的溶液再进行浓缩、冷却结晶、离心分离,干燥制得铁氰化钾产品。其反应如下:[6]

结构

在铁氰化钾晶体中,八面体[Fe(CN)6]3−中心和与CN配体结合,并与K+离子交联,八面体中心仅有轻微扭曲。[28]在该配合物中,內界和外界以离子键相结合,其中內界为[Fe(CN)6]3-,外界为K+,[29]由于铁氰化钾的外界有三个钾离子,可知[Fe(CN)6]3-是-3价的,从而可进一步推断其中心离子是Fe3+。[30]

安全标识象形图

GHS分类

GHS危险说明危险等级
H302吞食有害警告:口服产生急性毒性
H315刺激皮肤警告:腐蚀/刺激皮肤
H319对眼睛造成刺激警告:刺激/损伤眼睛
H335刺激呼吸道警告:单次暴露,对特定靶器官产生毒性;刺激呼吸道
H361可能损害生育能力或对未出生的婴儿造成伤害警告:生殖毒性
H411水生生物有毒并具有长期持续影响对水生环境产生长期危害
参考资料:[4]

危害

铁氰化钾可经吸入和经食入被吸收到体内,吸入后扩散时(尤其是粉末),可快速达到空气中颗粒物公害污染浓度。 短期接触可轻微刺激眼睛、皮肤和呼吸道[4][3]其在强酸性条件下,会产生剧毒的氰化氢气体;加热时会生成有剧毒的氰化钾和氰。[9]

急救措施

针对不同情况给予相应急求措施:如果不慎吸入,应脱离现场至空气新鲜处,并休息;皮肤接触,应脱去污染的衣物,并用大量水冲洗皮肤;眼睛接触,应先用大量水冲洗几分钟,然后就医;食入,应立即漱口,并饮用一或两杯水,然后立即就医。[3] 

泄漏处置

若铁氰化钾不慎泄漏,应将泄漏物清扫进有盖的容器中。 在适当情况下,可首先润湿泄漏物防止扬尘,并小心收集残余物,然后按照当地规定储存和处置。同时,处理人员可戴防尘面具。[4] [3]

储运

铁氰化钾应储存于通风干燥库房中,包装必须严密,且不可与酸碱类、铁盐及食用物品共储混运。[14]

参考资料 30

  1. 铁氰化钾 — 中国大百科全书
  2. 参考 2
  3. 铁氰化钾 — 国际化学品安全卡
  4. 铁氰化钾 — Pubchem
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. 参考 26
  27. 参考 27
  28. The crystallography and param agnetic anisotropy of potassium ferricyanide — royalsocietypublishing
  29. 参考 29
  30. 参考 30
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