铁氰化钾

一种无机化合物

铁氰[qíng]化钾(potassium ferricyanide或potassium hexacyanoferrate(Ⅲ) )又名六氰合铁酸钾、赤血盐、赤血盐钾, 是一种无机化合物,通常为红色晶体,水溶液带有黄绿色荧光。 其化学式为K₃[Fe(CN)₆],分子量为329.24,密度为1.85 g/cm 3 , 溶于水、丙酮,不溶于乙醇、液氨及乙酸甲酯。 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); 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 ; 还可与不同金属盐生成不同颜色沉淀物。

铁氰化钾由 德国 化学家利奥波德·格麦林(Leopold Gemelin)于1822年发现。 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 硫酸亚铁 。 之后,德国化学家 罗伯特·本生 (Robert Wilhelm Bunsen)于1846年成功测定铁氰化钾的组成和结晶。

铁氰化钾常用 亚铁氰化钾 与 氯气 (或 高锰酸钾 )反应或以 硫酸亚铁 氰化钾为原料 电解 制备。 其可用于印刷 制版 ,彩色片的漂白以及晒制蓝图等; 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; 此外,在工业领域其也用作抛光腐蚀剂、电镀及蚀刻剂、制革以及 造纸 等。

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。 1834年, 约瑟夫·路易·盖-吕萨克 (J.L.Gay-Lussac)通过将铁氰化钾与 碳酸钾 一起熔融,首次生产了氰化钾。

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 。 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。

理化性质

物理性质

铁氰化钾分子量为329.24,为 栗色 或金红色 晶体 或粉末,属单斜晶系。 其密度为1.89g/cm 3 , 折射率 为1.5660, 无特殊气味, 常温下稳定。溶于水、 丙酮 ,不溶于 乙醇 、 液氨 及 乙酸甲酯 , 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。

化学性质

铁氰化钾在紫外光或日光照射下,或在酸性介质中(例如20%的硫酸)并受热,会分解出剧毒的氢氰酸。由于铁氰化钾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 、溴、 臭氧 、过硫酸盐等使 亚铁氰化钾 氧化为铁氰化钾。

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 。 此外,其还可与不同金属盐生成不同颜色沉淀物。

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。

在酸性溶液中反应

铁氰化钾与 硫酸 共热,则缓慢分解,生成游离的 氢氰酸 (有剧毒)。

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。

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。

铁氰化钾在酸性溶液中,还可氧化 维生素c ,本身被还原为 亚铁氰化钾 ,在一定条件下,反应定量进行。

此外,铁氰化钾还可以氧化S 2- 、SO 3 2- 、S 2 O 4 2- 、S 2 O 5 2- 、S 2 O 3 2- 、S 4 O 6 2- 等离子 为SO 4 2- 。

在碱性溶液中反应

铁氰化钾在碱性溶液中与 过氧化氢 反应,被还原成 亚铁氰化钾 。

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 。

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。

应用领域

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。 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。

铁氰化钾可用于着色,如晒蓝图时用柠檬酸铁 或 草酸铁铵 作感光剂,铁氰化钾作显色剂, 其原理是在酸性溶液中亚铁盐与铁氰化钾作用,生成不溶性的 铁氰化亚铁 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。 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。

化学领域

铁氰化钾可用作 指示剂 ,如在鉴别 Morphine 与 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。

铁氰化钾溶液作为滴定剂具备很多优点。如铁氰化钾能得到很高的纯度,水溶液很稳定,是一个比较弱的氧化剂,具有强氧化剂所没有的选择性氧化性能等。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。 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。 此外,铁氰化钾可作为色谱分析用试剂,用于点滴分析测定高铁、铯、镓、汞、锌和二氧化铀等,也可充当有机合成的缓和氧化剂,还能应用于氮肥生产中甲醇的含硫量分析、农药除草醚生产中废水分析;实验室常用该种比较温和的氧化剂(如铁氰化钾)氧化硫胺素生成脱氢硫胺素。

工业领域

铁氰化钾主要应用于照相纸、颜料、制药、肥料、媒染剂等工业,在硬质合金 抛光材料 中可作为腐蚀抛光液。 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。

制备

化学氧化法

此法是利用 亚铁氰化钾 与 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:

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:

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。 在该 配位化合物 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 + , 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Fe 3+ 。

安全事宜

安全标识象形图

GHS分类

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 。 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。

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。  

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。  

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。

参考资料

  1. 铁氰化钾 中国大百科全书 2024-02-29
  2. 铁氰化钾 国际化学品安全卡 2024-03-01
  3. 铁氰化钾 Pubchem 2024-02-28
  4. The crystallography and param agnetic anisotropy of potassium ferricyanide royalsocietypublishing 2024-03-01