Химия и жизнь - комплексы железа в блюзовых тонах.

  • слово "блюз" (blues) происходит от англ. blue - голубой/синий
    исходные картинки взяты с реклам о продаже красок, сведены в одну и слегка офотошоплены мной.
    berlazur350-2.JPG

В продолжение предыдущего рассказа про "искусственную кровь" https://golos.io/ru--naukaizhiznx/@victorskaz/khimiya-i-zhizn-kompleksy-zheleza

Железо часто образует окрашенные комплексы - это вообще характерно для т.н. переходных металлов. Обычно его соединения имеют цвет в пределах смешения желтого - красного - коричневого.
Как правило, именно примеси железа придают характерный цвет песку и многим минералам.
Гем крови, окрашивающий в характерный цвет гемоглобин, и вместе с ним нашу настоящую кровь - тоже комплекс железа, кстати.

Однако есть и исключения.
Весьма давней аналитической реакцией на катион железа является образование интенсивно окрашенного СИНЕГО осадка с комплексным анионом на основе железа же.

Реагентом на Fe3+ является ЖКС - желтая кровяная соль, она же гекасцианоферрит или гексацианоферрат(II) калия, оно же железистосинеродный калий, - в общем, K4[Fe(CN)6].

Реагентом на Fe2+ является ККС - красная кровяная соль, она же гексацианоферрат (без указания степени окисления), или гексацианоферрат(III) калия, оно же железосинеродный калий, - в общем, K3[Fe(CN)6].

Название связано с наиболее давним способом получения ЖКС - прокаливание железных опилок с кровью и поташом.
ККС получили из ЖКС окислением - причем, в отличие от весьма легко протекающего окисления катионов Fe2+ в водном растворе, получение ККС из ЖКС требует довольно сильных окислителей, на уровне перекиси водорода в кислой или нейтральной среде. Полученная ККС способна окислять сульфиды и иодиды, а в сильнощелочной среде даже окисляет амиак и перекись водорода.
Оба соединения имеют значительную токсичность, причем ЖКС весьма устойчива, токсична сама по себе и в меньшей степени, а ККС менее устойчива и более токсична, в значительной мере - за счет разложения до цианида.

В старых учебниках можно прочитать, что ЖКС с Fe3+ дает осадок "берлинской лазури", а ККС с Fe2+ дает похожую "турнбуллеву синь". Немало студентов в свое время получили снижение оценки за то, что запутались в этих соединениях смешанной степени окисления железа, и не смогли правильно написать их формулы.

Думаю, желающие читатели могут без особого труда эти формулы вывести, исходя из указанных зарядов катионов и анионов, но... эти формулы - типичнейшая "меловая химия".
Не химия карбоната кальция, известного нам как мел, - а та химия, которая пишется мелом по доске, и нигде более не встречается.
Для начала, даже по этим "меловым" формулам состав различается не так уж сильно: от Fe5(CN)12 до Fe7(CN)18, т.е. отношение (CN) к Fe варьируется всего лишь от 2,40 до 2,57.

Но важнее другое: как мы помним, Fe2+ - сильный восстановитель, а ККС - окислитель, и между ними происходит что? Редокс-реакция, в результате которой в значительной мере катион железа окисляется, а комплексный анион железа восстанавливается!
(Fe2+) + ([Fe(CN)6]3-) = (Fe3+) + ([Fe(CN)6]4-)
Кроме того, Fe3+ в водном растворе сильно гидролизуется, и в осадок вместе с ним уходит значительное количество гидроксид-анионов, например - так:
2(Fe3+) + ([Fe(CN)6]4-) + 2H2O = Fe2(OH)2[Fe(CN)6] + 2H+
За счет этого, количественный состав осадка по соотношению цианид-железо сильно сдвигается ближе к гипотетической формуле "турнбуллевой сини", что и было долгое время основанием для предположений о таком ее составе.

А еще выпадающий осадок сильно гидратирован, что маскирует примесь основных солей, и еще больше запутывает стехиометрию реакции. Заодно захватывает в некотором количестве катионы калия - как в составе комплекса, например KFe[Fe(CN)6], так и в виде простой соли.
В целом, осадок оказывается нестехиометрическим соединением, т.е. его состав не является строго фиксированным, а значительно зависит от конкретных условий проведения реакции.

Что касается итогового пигмента, который называется и берлинская лазурь, и турнбуллева синь, а еще прусская лазурь, прусский синий, гамбургская синь, железная лазурь, парижская лазурь, нейблау (neublauw), милори, или еще мало ли как - то он, благодаря своему яркому, красивому и насыщенному цвету, длительное время применялся в красках, от малярных до художественных, и до сих пор применяется, хотя сейчас уже заметно вытесняется органическими красителями фталоцианинового ряда.

Кроме того, в начале-середине 20 века, до создания технологии ксерокопирования, светокопирование чертежей выполнялось т.н. "синьками" - цианотипией.

картинка для примера - из Википедии. Обычно чертежи-синьки, которые мне встречались, были гораздо бледнее

Исходная смесь состоит из ККС и смешанного цитрата железа-амония.
Под действием УФ света (который есть и в обычном солнечном излучении) железо восстанавливается, а затем связывается в окрашенный комплекс, который остается на бумаге после смывания исходной смеси.
Были и другие подобные технологии с участием все того же пигмента, которые в свое время выдвигались как альтернатива применению соединений серебра в фотографии, а сейчас используются уже в качестве декоративных эффектов.

Еще одно применение все того же комплекса - в виде таблеток Ферроцин, Бифеж и т.п. - связывание таллия и цезия, для их выведения из организма людей и животных.
Как мы помним, Cs-137 является существенным компонентом радиоактивного заражения местности, например - во время Чернобыльской катастрофы.

Вот такие бывают комплексы железа в блюзовых тонах.

наукаижизньpskbib-004химияижизньнаучпоп
25%
26
122
10.311 GOLOS
0
В избранное
victorskaz
На Golos с 2017 M06
122
0

Зарегистрируйтесь, чтобы проголосовать за пост или написать комментарий

Авторы получают вознаграждение, когда пользователи голосуют за их посты. Голосующие читатели также получают вознаграждение за свои голоса.

Зарегистрироваться
Комментарии (5)
Сортировать по:
Сначала старые