Гексацианоферра́т(II) ка́лия ( железистосинеро́дистый ка́лий , ферроциани́д ка́лия , гексацианоферроа́т ка́лия , жёлтая кровяная соль ) — неорганическое соединение из группы гексацианоферратов , комплексная соль состава K ₄ [Fe(CN) ₆ ], содержащая в анионе двухвалентное железо , выделяющаяся из водного раствора в виде кристаллогидрата K4[Fe(CN) ₆ ]*3H ₂ O.

История открытия

В 1752 году обнаружил, что при кипячении берлинской лазури с раствором щёлочи ( едкого калия ) синий цвет её исчезает, а в раствор переходит желтое вещество. Исследования Бертолле (1787), Гей-Люссака и Берцелиуса (1819) показали, что вещество это содержит калий , железо (II) и остаток синильной кислоты ; сначала его принимали за двойную соль . Впоследствии, усилиями Гмелина , Гей-Люссака и Либиха выяснилось, что это калиевая соль железистосинеродистой кислоты .

Названия

Помимо «жёлтой кровяной соли», в ЭСБЕ отмечены также следующие тривиальные названия :

• жёлтое синь-кали,
• жёлтая соль,
• кровещелочная соль.

Название «жёлтая кровяная соль» появилось из-за того, что раньше её получали прокаливанием отходов боен (содержащих кровь) с поташом и железными опилками. Это, а также жёлтый цвет кристаллов, в отличие от красной кровяной соли , обусловили название соединения .

Получение

В настоящее время в промышленности получают из отработанной массы после очистки газов на газовых заводах (содержит цианистые соединения); эту массу обрабатывают суспензией Ca(OH) ₂ ; фильтрат, содержащий Ca ₂ [Fe(CN) ₆ ], перерабатывают путём последовательного добавления сначала KCl , а затем K ₂ CO ₃ .

Он также может быть получен путём взаимодействия суспензии FeS с водным раствором KCN. Реакцию можно представить следующей схемой:

1. цианид калия переводит ${\displaystyle {\ce {Fe^2+}}}$ в белый осадок гексацианоферрата(II) железа(II):

${\displaystyle {\ce {3Fe^2+ + 6CN- -> Fe2[Fe(CN)6]v}}}$

(а не в цианид железа(II) , как считалось ранее, что вытекает из взаимодействия этого осадка со щёлочью: ${\displaystyle {\ce {Fe2[Fe(CN)6] + 4KOH -> 2Fe(OH)2v + K4[Fe(CN)6]}}}$ ) .

2. затем осадок растворяется в избытке KCN с образованием «жёлтой кровяной соли»:

${\displaystyle {\ce {Fe2[Fe(CN)6] + 4KCN -> K4[Fe(CN)6] + 2Fe(CN)2}}}$

Физические и химические свойства

Светло-жёлтые кристаллы с тетрагональной (существуют также ромбическая и моноклинная модификации) решёткой, существующие в виде тригидрата ${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6].3H2O}}}$ . Плотность 1,853 г/см³ при +17 °C. Плотность безводной соли составляет 1,935 г/см³.

Растворимость в воде 35,8 г/100 г при +25 °C, она уменьшается в присутствии аммиака или других солей калия. В абсолютном спирте нерастворим, но растворяется в смесях спирта с водой. Мало растворим в метаноле (0,024 моль/л), практически не растворяется в эфире , пиридине , анилине , этилацетате , жидких хлоре и аммиаке .

Гексацианоферрат(II) калия диамагнитен , при низких температурах является сегнетоэлектриком .

В реакции с концентрированной соляной кислотой выделяется белый осадок железистосинеродистой кислоты ( ${\displaystyle {\ce {H4[Fe(CN)6]}}}$ ) . С концентрированной серной кислотой реагирует по уравнению:

${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6] + 6H2SO4 + 6H2O ->[t] 2K2SO4 + FeSO4 + 3(NH4)2SO4 + 6CO}}}$ .

Этим способом можно пользоваться в лаборатории для получения монооксида углерода .

В реакции в кислой среде вообще, образуется химическое равновесие с образованием железистосинеродистой кислоты:

${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6] + 4H^+ <=> H4[Fe(CN)6] + 4K^+}}}$

При нагревании этой смеси, она разлагается с образованием циановодорода , что можно использовать для его получения в лабораторных условиях.

С солями металлов в степени окисления +2 и +3, образует малорастворимые соединения гексацианоферратов(II) .

${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6] + 2CuSO4 -> Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4}}}$

В водных растворах окисляется хлором и другими окислителями, такими, как пероксид водорода до гексацианоферрата(III) калия :

${\displaystyle {\ce {2K4[Fe(CN)6] + H2O2 + 2HCl -> 2K3[Fe(CN)6] + 2KCl + 2H2O}}}$

С азотной кислотой и нитритами в кислой или нейтральной среде может образовывать пентацианонитрозоферраты(II) (также известны как нитропруссиды). Например, нитропруссид калия :

${\displaystyle {\ce {2K4[Fe(CN)6] + 4KNO2 + 4H2SO4 -> 2K2[Fe(NO^+)(CN)5] + NO ^ + C2N2 ^ + 4K2SO4 + 4H2O}}}$

Анион ${\displaystyle {\ce {[Fe(CN)6]^4-}}}$ очень прочен (его , по разным данным , от 4⋅10 ^-36 до 1⋅10 ^-35 ), не разлагается ни щелочами, ни кислотами, устойчив по отношению к воздуху; поэтому с «традиционными» реагентами растворы гексацианоферратов(II) не дают реакций ни на ${\displaystyle {\ce {Fe^2+}}}$ , ни на ${\displaystyle {\ce {CN-}}}$ . Однако диссоциативно разрушить этот комплекс и обнаружить в нём наличие двухвалентного железа, всё-таки, удаётся, одновременно связав и железо, и цианид в отдельные прочные комплексы; например, обработав раствор гексацианоферрата(II) смесью α,α'-дипиридила и хлорида ртути . При этом появляется красное окрашивание вследствие образования комплекса ${\displaystyle {\ce {Fe^2+}}}$ с α,α'-дипиридилом при одновременном связывании цианида в виде ${\displaystyle {\ce {Hg(CN)2}}}$ .

Пиролиз

Выше +120 °C (по другим данным, выше +87,3 °C ^{[ источник не указан 488 дней ]} ) превращается в безводную соль с . Выше 650 °C (по другим данным, выше 400 °C) разлагается . При разложении при атмосферном давлении возможно выделение различных продуктов. Уравнение реакции можно записать следующим образом:

${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6] ->[t] 4KCN + [FeC2] + N2}}}$

Карбид железа, указанный в квадратных скобках на самом деле не образуется. Вместо него образуется реакционноспособный остаток, состоящий из графита, α-железа, и цементита Fe ₃ C в стехиометрических пропорциях, записанных для данной формулы .

В случае разложения в вакууме, продукты разложения могут быть иными. При умеренных температурах в вакууме был обнаружен гексацианоферрат(II) железа(II)-калия :

${\displaystyle {\ce {2K4Fe(CN)6 -> K2Fe[Fe(CN)6] + 6 KCN}}}$

Который, однако, при повышении температуры до красного каления разлагается до железа, цианида калия и циана :

${\displaystyle {\ce {K2Fe[Fe(CN)6] -> 2Fe + 2KCN + 2(CN)2}}}$

Помимо этого, сам цианид калия разлагается до калия, углерода и азота при температурах от 600 °C до 900 °C. Реакция протекает с удовлетворительной скоростью только при давлении менее 1 мм ртутного столба :

${\displaystyle {\ce {2KCN -> 2K + 2C + N2 ^}}}$

Токсичность

Нейтральное вещество, поскольку анион (см. выше) не разлагается в воде и внутри человеческого организма. Полулетальная доза ( LD50 ) для крыс при приёме перорально составляет 6400 мг/кг .

Применение

Применяют при изготовлении пигментов , крашении шёлка , в производстве цианистых соединений, ферритов , цветной бумаги, как компонент ингибирующих покрытий и при цианировании сталей , для выделения и утилизации радиоактивного цезия .

В пищевой промышленности ферроцианид калия зарегистрирован в качестве пищевой добавки E536 , препятствующей слёживанию и комкованию. Применяется как добавка к поваренной соли. В Российской Федерации широко применяют при производстве продуктов питания — соли, творожных продуктов, в виноделии и прочем. ^{[ источник не указан 1428 дней ]}

Гексацианоферрат(II) калия применяется в аналитической химии как реактив для обнаружения некоторых катионов:

1. ${\displaystyle {\ce {Fe^3+}}}$ : образуется малорастворимый синий осадок « берлинской лазури »:

${\displaystyle {\ce {Fe^{III}Cl3 + K4[Fe^{II}(CN)6] -> KFe^{III}[Fe^{II}(CN)6] + 3KCl}}}$ ,

или, в ионной форме

${\displaystyle {\ce {Fe^3+ + [Fe(CN)6]^4- -> Fe[Fe(CN)6]-}}}$

Получающийся гексацианоферрат(II) калия-железа(III) слабо растворим (с образованием коллоидного раствора), поэтому носит название «растворимая берлинская лазурь» .

2. ${\displaystyle {\ce {Zn^2+}}}$ : образуется белый осадок гексацианоферрата(II) цинка-калия :

${\displaystyle {\ce {3ZnCl2 + 2K4[Fe^{II}(CN)6] -> K2Zn3[Fe(CN)6]2v + 6KCl}}}$ ,

или, в ионной форме

${\displaystyle {\ce {3Zn^2+ + 2K+ + 2[Fe(CN)6]^4- -> K2Zn3[Fe(CN)6]2v}}}$

3. ${\displaystyle {\ce {Cu^2+}}}$ : из нейтральных или слабокислых растворов выпадает красно-бурый осадок гексацианоферрата(II) меди(II):

${\displaystyle {\ce {2CuCl2 + K4[Fe^{II}(CN)6] -> Cu2[Fe(CN)6]v + 4KCl}}}$ ,

или, в ионной форме

${\displaystyle {\ce {2Cu^2+ + [Fe(CN)6]^4- -> Cu2[Fe(CN)6]v}}}$

Мнемоническое правило

Для того, чтобы запомнить формулу жёлтой кровяной соли ${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6]}}}$ и не спутать её с красной кровяной солью ${\displaystyle {\ce {K3[Fe(CN)6],}}}$ существуют мнемонические правила :

• Число атомов калия соответствует числу букв в английских названиях солей: «gold» — 4 буквы, то есть 4 атома калия — жёлтая кровяная соль ${\displaystyle {\ce {K4[Fe(CN)6]}}}$ . «Red» — 3 буквы, то есть 3 атома калия — красная кровяная соль — ${\displaystyle {\ce {K3[Fe(CN)6]}}}$ .

Примечания

Литература

• Тананаев И.В. и др. Химия ферроцианидов. — М. , 1971.