Получение красной кровяной соли уравнение

Красная кровяная соль

Калий железосинеродистый)

Систематическое
наименованиеГексацианоферрат(III) калияТрадиционные названиякрасная кровяная соль,
красное синькалиХим. формулаK₃[Fe(CN)₆]Состояниетёмно-красные (ярко-оранжевые) кристаллыМолярная масса329,25 г/мольПлотность1,845 г/см³Мол. теплоёмк.316,3 Дж/(моль·К)Энтальпия образования−173,2 кДж/мольРастворимость в воде48,8 г/100 млГОСТГОСТ 4206-75Рег. номер CAS13746-66-2PubChem26250Рег. номер EINECS237-323-3SMILESRTECSLJ8225000ChEBI30060ChemSpider19957218Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Гексацианоферрат (III) калия (железосинеродистый калий, феррицианид калия, гексацианоферриат калия, Гмелина соль, красная кровяная соль) — комплексное соединение трёхвалентного железа K₃[Fe(CN)₆].

Содержание

• 1 История и происхождение названия
• 2 Свойства
• 3 Токсичность
• 4 Получение
• 5 Применение
• 6 Мнемонические правила

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

Тёмно-красные кристаллы с моноклинной решеткой. Водный раствор зеленовато-жёлтого цвета.

В этаноле нерастворим.

Гексацианоферрат(III) калия — очень сильный окислитель, особенно в щелочной среде. Окисляет H₂S до S, HI до I₂, PbO до PbO₂, NH₃ до N₂ и солей аммония, W до WO₄ 2− :

На свету происходят следующие обратимые реакции:

С солями Fe 2+ образует темно-синий осадок турнбулевой сини. Уравнение реакции в ионной форме:

Ранее считалось, что при этом образуется гексацианоферрат(III) железа(II), то есть Fe II ₃[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 Fe 2+ к гексацианоферрат(III) — иону (валентная перестройка Fe 2+ + [Fe 3+ (CN)₆] к Fe 3+ + [Fe 2+ (CN)₆] происходит практически мгновенно, обратную реакцию можно осуществить в вакууме при 300 °C). Эта реакция является аналитической и используется для определения ионов Fe 2+ .Соли Fe 3+ при этом не мешают, так как дают только слабое зеленовато-коричневое окрашивание (гексацианоферрат(III) железа(III) Fe 3+ [Fe 3+ (CN)₆] устойчив только в растворах).

С концентрированной серной кислотой реагирует, давая Fe(HSO₄)₂, KHSO₄, NH₄HSO₄ и CO.

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

В отличие от гексацианоферрата(II) калия, гексацианоферрат(III) калия ядовит.

При взаимодействии с кислотами выделяет весьма токсичный цианистый водород:

K3[Fe(CN)₆] + 6HCl → 3KCl + FeCl₃ + 6HCN↑

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

Однако в нейтральной среде эта реакция протекает в обратную сторону.

Токсичность

Это вещество может раздражать глаза и кожу, ядовит. В очень кислой среде может выделяться циановодород:

6HCl + K₃[Fe(CN)₆] → 6HCN + FeCl₃ + 3KCl

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 Fe 2+ (см. выше), Li + , Sn 2+ , а также в качестве сильного окислителя.

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

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 (калий железистосинеродистый) K₄[Fe(CN)₆]. «Red» — три буквы, то есть три атома калия — красная кровяная соль (калий железосинеродистый) — K₃[Fe(CN)₆].

Гексацианоферроаты
[Fe(CN)₆] 4–

аммония • бария • железа(II) • железа(III) • калия • кальция • кобальта • магния • марганца • меди(II) • натрия • никеля • олова • свинца • стронция • таллия • цинка • Железистосинеродистая кислота H₄[Fe(CN)₆]

Гексацианоферриаты
[Fe(CN)₆] 3–

железа(II) • железа(II,III) • калия • кальция • кобальта • меди(I) • натрия • неодима(III) • олова • свинца • Железосинеродистая кислота H₃[Fe(CN)₆]

Опыты по химии. Железо

Взаимодействие железа с концентрированными кислотами

Безводная серная и азотная кислоты пассивируют железо, не реагируют с ним. Однако концентрированные растворы этих кислот растворяют железо. Приготовим две колбы с кусочками железа. Концентрированная азотная кислота бурно реагирует с железом. Продукты реакции – нитрат железа (III) и бурый газ – диоксид азота (IV).

Концентрированная серная кислота тоже реагирует с железом. Выделяется сернистый газ.

2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

И в том, и в другом случае происходит окисление железа до степени окисления +III. Даже небольшие количества воды, содержащиеся в концентрированных кислотах, сильно влияют на их свойства. Концентрированные и безводные кислоты – не одно и то же.

Оборудование: колбы, пинцет.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с концентрированными кислотами. Опыт проводится под тягой, так как выделяются ядовитые оксиды азота и оксид серы.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Качественные реакции на железо (II)

Как определить в растворе ионы железа (II)? Возьмем для опытов сульфат железа (II).

1. Качественная реакция на ион железа (II) – реакция с красной кровяной солью.

Добавим красную кровяную соль ‑ гексацианоферрат калия K₃[Fe(CN)₆]. (Для определения железа (III) используют желтую кровяную соль K₄[Fe(CN)₆]). В присутствии ионов железа (II) образуется темно-синий осадок. Это — турнбуллева синь ‑ комплексная соль железа KFe[Fe(CN)₆]).

Появление турнбуллевой сини доказывает присутствие в растворе ионов железа (II).

2 К₃[Fe(CN)6 ] +3 Fe SO₄ = KFe[Fe(CN)₆])↓ + 3K₂SO₄

Турнбуллева синь очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила красителем. Названа по имени одного из основателей шотландской фирмы по производству красителей «Артур и Турнбуль».

1. Качественная реакция на ион железа (II) – реакция со щелочью.

Реакция со щелочью – еще один способ обнаружения ионов железа (II). Гидроксид железа (II) Fe(OH)₂ — серо-зеленого цвета, гидроксид железа (III) Fe(OH)₃ — бурый. Добавим щелочь (NaOH) в колбу с солью железа — образуется серо-зеленый осадок. Значит, в растворе присутствуют ионы железа (II). Образовавшийся осадок – гидроксид железа (II) Fe(OH)₂.

Оборудование: колбы.

Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Качественные реакции на железо (III)

Ионы железа (III) в растворе можно определить с помощью качественных реакций. Проведем некоторые из них. Возьмем для опыта раствор хлорида железа (III).

1. Качественная реакция на ион железа (III)– реакция со щелочью.

Если в растворе есть ионы железа (III), образуется гидроксид железа (III) Fe(OH)₃. Основание нерастворимо в воде и бурого цвета. (Гидроксид железа (II) Fe(OH)₂. – также нерастворим, но серо-зеленого цвета). Бурый осадок указывает на присутствие в исходном растворе ионов железа (III).

FeCl₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃ ↓+ 3 NaCl

1. Качественная реакция на ион железа (III) – реакция с желтой кровяной солью.

Желтая кровяная соль – это гексацианоферрат калия K₄[Fe(CN)₆]. (Для определения железа (II) используют красную кровяную соль K₃[Fe(CN)₆]). К порции раствора хлорида железа прильем раствор желтой кровяной соли. Синий осадок берлинской лазури* показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного железа.

3 К₄[Fe(CN)₆ ] +4 FeCl₃ = KFe[Fe(CN)₆])↓ + 12 KCl

1. Качественная реакция на ион железа (III) – реакция с роданидом калия.

Вначале разбавляем испытуемый раствор – иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это ‑ роданид железа (III). Роданид от греческого «родеос» — красный.

FeCl₃ + 3 КCNS = Fe(CNS)₃ + 3 KCl

Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокален с бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.

Оборудование: колбы, пипетка.

Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Получение гидроксида железа (II) и взаимодействие его с кислотами

Получим гидроксид железа (II) Fe(OH)₂. Для этого воспользуемся реакцией растворимой соли железа (II) со щелочью: соединим сульфат железа (II) и гидроксид калия.

FeSO₄ + 2KOH = Fe(OH)₂↓ + K₂SO₄

Образуется серо-зеленый осадок гидроксида железа (II). Вспомним, что гидроксид железа (III) – бурый. По цвету получаемого осадка гидроксида различают соли железа (II) и железа (III). Как подействует кислота на серо-зеленый осадок гидроксида? Добавляем раствор соляной кислоты.

Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O

Осадок гидроксида растворяется. Образуется раствор хлорида железа (II).

Оборудование: колба, пипетка.

Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с растворами кислот и щелочей. Избегать попадания кислот и щелочей на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Получение гидроксида железа (III) и взаимодействие его с кислотами

Получим гидроксид железа (III) Fe(OH)₃ взаимодействием растворов хлорида железа (III) FeCl₃ и гидроксида калия KOH. Это обычный способ получения нерастворимых оснований – реакция обмена растворимой соли и щелочи.

FeCl₃ + 3KOH = Fe(OH)₃ ↓+ 3KCl

Выпадает бурый осадок. Это гидроксид железа (III). Как гидроксид реагирует с кислотами? Добавим раствор соляной кислоты.

Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O

Осадок гидроксида железа растворяется, образуется желтый раствор хлорида железа (III). Реакции обмена с кислотами могут превращать нерастворимые основания в растворимые соли.

Оборудование: колба, пипетка.

Техника безопасности.

Соблюдать правила обращения с растворами кислот и щелочей. Избегать попадания кислот и щелочей на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Получение железа алюминотермией

Алюминий используется для получения некоторых металлов. Этот метод называется алюминотермией. Метод основан на том, что порошкообразный алюминий при воспламенении восстанавливает оксиды многих металлов. При этом образуется очень чистый, свободный от углерода металл. Получим железо способом алюминотермии. Смесь порошкообразного алюминия и оксидов железа называется термитом. Приготовим термит и подожжем его. При горении термита алюминий восстанавливает железо из его оксида.

Fe₂O₃ + 2 AI = AI₂O₃ + 2 Fe

После окончания реакции извлечем железо. Оно образуется на дне тигля в виде отдельных застывших капель. Металл притягивается к магниту.

Оборудование: тигель, ступка, металлическая чашка с песком, щипцы, пробирка, фильтровальная бумага, магнит.

Техника безопасности. Соблюдать правила пожарной безопасности и правила безопасности при работе с нагревательными приборами.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Роль кислорода в процессе коррозии железа

Коррозия – это разрушение металлов под действием кислорода и воды. Попробуем установить зависимость степени коррозии железа от степени аэрации – то есть от доступа кислорода к поверхности металла. Опустим в пробирки железные гвозди и добавим воды: в первую пробирку – до половины, во вторую и в третью – до верха. В третью пробирку нальем слой растительного масла. Сплошной слой масла блокирует поступление кислорода в толщу воды. Посмотрим, что произошло с гвоздями через некоторое время. Больше всего ржавчины оказалось на гвозде из первой пробирки, этот гвоздь соприкасался и с водой, и с воздухом. Доступ кислорода к поверхности металла был свободным. На гвозде из второй пробирки коррозии меньше, так как железо взаимодействовало только с небольшим количеством растворенного в воде кислорода. Гвоздь из третьей пробирки почти не поржавел. Кислород не мог пройти через слой растительного масла, а без кислорода коррозия не развивается.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок.

Техника безопасности. Опыт не опасен.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Гексацианоферрат(III) калия

Гексацианоферрат
Общие
Систематическое наименование	Гексацианоферрат(III) калия
Традиционные названия	красная кровяная соль, красное синькали
Хим. формула	K3[Fe(CN)6]
Физические свойства
Состояние	тёмно-красные (ярко-оранжевые) кристаллы
Молярная масса	329,25 г/моль
Плотность	1,845 г/см³
Термические свойства
Мол. теплоёмк.	316,3 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования	−173,2 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	40,8 г/100 г (15,6 °C)
Классификация
Рег. номер CAS	13746-66-2
PubChem	26250
Рег. номер EINECS	237-323-3
SMILES
RTECS	LJ8225000
ChEBI	30060
ChemSpider	19957218
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG	−51,9 кДж/моль
Стандартная энтропия образования S	420,1 Дж/моль·K

Гексацианоферра́т(III) ка́лия (железосинеро́дистый ка́лий) — неорганическое комплексное соединение трёхвалентного железа с химической формулой K₃[Fe(CN)₆].

Синонимы: феррициани́д ка́лия, гексацианоферриа́т ка́лия, соль Гмелина, красная кровяная соль.

Содержание

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 WO₄ 2− :

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 [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 [Fe(CN)_<6>]+H_<2>O\rightleftarrows \ K_<2>[Fe(H_<2>O)(CN)_<5>]+KCN>>> K C N + H 2 O ⇄ H C N + K O H <\displaystyle <\mathsf O\rightleftarrows \ HCN+KOH>>>

С солями Fe 2+ 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->\rightarrow Fe_<4>^[Fe^(CN)_<6>]_<3>>>>

Ранее считалось, что при этом образуется гексацианоферрат(III) железа(II), то есть Fe II ₃[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 Fe 2+ к гексацианоферрат(III) — иону (валентная перестройка Fe 2+ + [Fe 3+ (CN)₆] к Fe 3+ + [Fe 2+ (CN)₆] происходит практически мгновенно, обратную реакцию можно осуществить в вакууме при 300 °C). Эта реакция является аналитической и используется для определения ионов Fe 2+ .Соли Fe 3+ при этом не мешают, так как дают только слабое зеленовато-коричневое окрашивание (гексацианоферрат(III) железа(III) Fe 3+ [Fe 3+ (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 ) 3 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\rightarrow 3K_<2>SO_<4>+6(NH_<4>)_<3>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 +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 [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 Fe 2+ (см. выше), Li + , Sn 2+ , 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 ) 3 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\rightarrow 3K_<2>SO_<4>+6(NH_<4>)_<3>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>\rightarrow 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.