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13746-66-2 / 鐵氰化鉀的應用

概述[1]

鐵氰化鉀(potassium ferricyanide),化學式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家利奧波德·格麥林于1822年發現,德國化學家羅伯特·威廉·本生于1846年成功測定鐵氰化鉀的組成和結晶。

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

化學性質

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

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

燃燒分解化學方程式: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

抗壞血酸還原化學方程式[1] (北京師范大學無機化學教研室.無機化學-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,經口)1600mg/kg。

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

鐵氰化鉀的應用

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生氧化還原反應制得。氯氣氧化法黃血鹽鉀熱溶液在氯氣作用下,于60~65 ℃左右進行氧化生成赤血鹽鉀。控制反應料液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。用鹽酸調節物料的酸堿度,使pH值為7~8,反應后物料經沉降、過濾、真空蒸發至溶液相對密度12時,再經冷卻結晶、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 ℃以下進行電解,使黃血鹽鉀發生自偶氧化還原反應生成赤血鹽鉀及副產品氫氧化鉀。待電解液中鐵氰化鉀含量達320 g/L時開始冷卻結晶,濃度降至280 g/L后進行分離、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。

應用領域

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,但穩定性較低,在高濃度的溶液中夾帶過來的彩色顯影液會產生灰霧影響質量,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。或者作為雙相不銹鋼-碳鋼復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。氮肥生產中甲醇的含硫量分析。農藥除草醚生產中廢水分析。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,基于絲網印刷電極硫化氫的電化學快速檢測,用循環伏安法和示差脈沖伏安法研究硫化氫在絲網印刷電極上的伏安響應等。

4.藍圖印刷

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

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生原子熒光法。以及使用鐵氰化鉀化學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]與物質在鹽酸介質中的氧化還原反應為基礎,用K3[Fe(CN)6]標準溶液滴定該物質,以K3[Fe(CN)6]在示波極譜圖上切口的出現,用以指示滴定終點。鐵氰化鉀溶液作為滴定劑具備很多優點,如鐵氰化鉀能得到很高的純度,水溶液很穩定,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生成不溶的藍色顏料,被稱為滕氏藍。檢測鐵離子時使用的則是亞鐵氰化鉀,也生成不溶的藍色顏料,稱為普魯士藍。 研究表明滕氏藍與普魯士藍是同一物質,顏色略有不同是因為制備方法等的不同而導致的。

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

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

參考文獻

[1] 北京師范大學無機化學教研室.無機化學-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值的穩定性及其控制[J].現代電影技術,2001(7):44-45.

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

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