Гексацианоферрат(III) калия

Гексацианоферрат(III) калия (железосинеродистый калий) — неорганическое комплексное соединение трёхвалентного железа с химической формулой K3[Fe(CN)6].

Синонимы: феррицианид калия, гексацианоферриат калия, соль Гмелина, красная кровяная соль.

История и происхождение названия

В 1822 году немецким химиком Леопольдом Гмелином соединение было приготовлено путём окисления «жёлтой кровяной соли». Этот факт, а также красный цвет кристаллов, обусловили происхождение традиционного названия «красная кровяная соль».

Свойства

Выглядит как тёмно-красные кристаллы с моноклинной решеткой, имеет плотность 1,845 г/моль, хорошо растворим в воде: 40,8 г/100 г (15,6 °C), 58,7 г/100 г (37,8 °C). Водный раствор зеленовато-жёлтого цвета. В этаноле нерастворим.

Гексацианоферрат(III) калия — очень сильный окислитель, особенно в щелочной среде. Окисляет сероводород до серы, иодоводород до иода, оксид свинца(II) до оксида свинца(IV), аммиак до азота и солей аммония, вольфрам до WO42−:

W + 6 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + 8 K O H →   6 K 4 [ F e ( C N ) 6 ] + K 2 W O 4 + 4 H 2 O {displaystyle {mathsf {W+6K_{3}[Fe(CN)_{6}]+8KOH{xrightarrow {}} 6K_{4}[Fe(CN)_{6}]+K_{2}WO_{4}+4H_{2}O}}}

На свету происходят следующие обратимые реакции:

K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + H 2 O ⇄   K 2 [ F e ( H 2 O ) ( C N ) 5 ] + K C N {displaystyle {mathsf {K_{3}[Fe(CN)_{6}]+H_{2}O ightleftarrows K_{2}[Fe(H_{2}O)(CN)_{5}]+KCN}}} K C N + H 2 O ⇄   H C N + K O H {displaystyle {mathsf {KCN+H_{2}O ightleftarrows HCN+KOH}}}

С солями Fe2+ образует темно-синий осадок турнбулевой сини. Уравнение реакции в ионной форме:

4 F e 2 + + 3 [ F e ( C N ) 6 ] 3 − → F e 4 I I I [ F e I I ( C N ) 6 ] 3 {displaystyle {mathsf {4Fe^{2+}+3[Fe(CN)_{6}]^{3-} ightarrow Fe_{4}^{III}[Fe^{II}(CN)_{6}]_{3}}}}

Ранее считалось, что при этом образуется гексацианоферрат(III) железа(II), то есть FeII3[Fe(CN)6]2, именно такую формулу предлагали для «турнбулевой сини». Теперь известно, что турнбулева синь и берлинская лазурь — одно и то же вещество, а в процессе реакции происходит переход электронов от ионов Fe2+ к гексацианоферрат(III) — иону (валентная перестройка Fe2+ + [Fe3+(CN)6] к Fe3+ + [Fe2+(CN)6] происходит практически мгновенно, обратную реакцию можно осуществить в вакууме при 300 °C). Эта реакция является аналитической и используется для определения ионов Fe2+.Соли Fe3+ при этом не мешают, так как дают только слабое зеленовато-коричневое окрашивание (гексацианоферрат(III) железа(III) Fe3+[Fe3+(CN)6] устойчив только в растворах).

С концентрированной серной кислотой реагирует с образованием моноксида углерода:

2 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + 11 H 2 S O 4 + 13 H 2 O → 3 K 2 S O 4 + 6 ( N H 4 ) 2 S O 4 + 2 F e S O 4 + 11 C O ↑ + C O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2K_{3}[Fe(CN)_{6}]+11H_{2}SO_{4}+13H_{2}O ightarrow 3K_{2}SO_{4}+6(NH_{4})_{2}SO_{4}+2FeSO_{4}+11CO{uparrow }+CO_{2}{uparrow }}}}

Реагирует с перекисью бария (эта реакция может использоваться для количественного определения BaO2):

B a O 2 + 2 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] →   K 6 B a [ F e ( C N ) 6 ] 2 + O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {BaO_{2}+2K_{3}[Fe(CN)_{6}]{xrightarrow {}} K_{6}Ba[Fe(CN)_{6}]_{2}+O_{2}{uparrow }}}}

При взаимодействии с кислотами выделяет весьма токсичный цианистый водород:

K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + 6 H C l →   3 K C l + F e C l 3 + 6 H C N ↑ {displaystyle {mathsf {K_{3}[Fe(CN)_{6}]+6HCl{xrightarrow {}} 3KCl+FeCl_{3}+6HCN{uparrow }}}}

Интересно то, что из гексацианоферрата(III) калия можно получить гексацианоферрат(II) калия с помощью перекиси водорода в щелочной среде:

2 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + H 2 O 2 + 2 K O H →   2 K 4 [ F e ( C N ) 6 ] + 2 H 2 O + O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2K_{3}[Fe(CN)_{6}]+H_{2}O_{2}+2KOH{xrightarrow {}} 2K_{4}[Fe(CN)_{6}]+2H_{2}O+O_{2}{uparrow }}}}

Однако в нейтральной среде эта реакция протекает в обратную сторону.

Получение

Получают гексацианоферрат(III) калия окислением гексацианоферрата(II) калия K4[Fe(CN)6] хлором в солянокислой среде, бромом или другими сильными окислителями, например, перманганатом калия.

Применение

Компонент тонирующих, отбеливающих, усиливающих, ослабляющих растворов в фотографии, электролит в хемотронных приборах, компонент электролитов в гальванопластике, реагент для обнаружения Fe2+ (см. выше), Li+, Sn2+, а также в качестве сильного окислителя.

В почвоведении используют для качественного определения оглеения (солей двухвалентного железа). Химическая реакция описана выше.

Безопасность

Это вещество может раздражать глаза и кожу, является токсичным. В кислой среде может выделяться циановодород и угарный газ. Например, в случае концентрированной серной кислоты разложение идет с образованием монооксида углерода:

2 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + 11 H 2 S O 4 + 13 H 2 O → 3 K 2 S O 4 + 6 ( N H 4 ) 2 S O 4 + 2 F e S O 4 + 11 C O ↑ + C O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2K_{3}[Fe(CN)_{6}]+11H_{2}SO_{4}+13H_{2}O ightarrow 3K_{2}SO_{4}+6(NH_{4})_{2}SO_{4}+2FeSO_{4}+11CO{uparrow }+CO_{2}{uparrow }}}}

Но в разбавленной серной кислоте, при падении концентрации ниже 80 %, доминирующей становится реакция с образованием циановодорода:

2 K 3 [ F e ( C N ) 6 ] + 6 H 2 S O 4 → 3 K 2 S O 4 + F e 2 ( S O 4 ) 3 + 12 H C N ↑ {displaystyle {mathsf {2K_{3}[Fe(CN)_{6}]+6H_{2}SO_{4} ightarrow 3K_{2}SO_{4}+Fe_{2}(SO_{4})_{3}+12HCN{uparrow }}}}

Мнемонические правила

Для того, чтобы запомнить формулу красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] и не перепутать её с формулой желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6], существует несколько мнемонических правил:

• В соли красной кровяной калий с тройкой за стеной. Дальше — феррум, шесть цианов: все готово без обманов.
• Число атомов калия соответствует числу букв в английских названиях солей: «gold» — 4 буквы, то есть 4 атома калия — желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6]. «Red» — три буквы, то есть три атома калия — красная кровяная соль — K3[Fe(CN)6].
• «Калий три — будет красный». Мнемоника построена на игре слов: «три» (число) и «три» (повелительное наклонение глагола «тереть»). Как известно при потирании, например, кожи, последняя краснеет.