Желтая кровяная соль калия: свойства и применение

Желтая кровяная соль калия - удивительное вещество с многовековой историей. Его загадочное название, поразительные оптические свойства и широкий спектр применения не перестают восхищать ученых.

История открытия

Впервые это вещество было обнаружено в 1752 году французским химиком Пьером Макером. Он заметил, что при кипячении берлинской лазури с раствором щелочи синий цвет раствора исчезает, а на его месте появляется желтое вещество.

Название «желтая кровяная соль» появилось позже, так как раньше ее получали прокаливанием отходов боен, содержащих кровь, вместе с поташом и железными опилками. Этот способ производства, а также характерный желтый цвет кристаллов и обусловили такое необычное название.

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

• кровощелочная соль
• желтое синкали

В 1787 году Бертолле, а в 1819 году Гей-Люссак и Берцелиус провели ряд экспериментов, которые показали, что эта соль содержит калий, железо(II) и остаток синильной кислоты. Только после работ Гмелина, Гей-Люссака и Либиха была установлена ее точная химическая природа.

Химический состав и строение

Желтая кровяная соль имеет следующую молекулярную формулу:

K4[Fe(CN)6]•3H2O

Это означает, что в ее состав входят:

• Калий
• Железо в степени окисления +2
• Остаток синильной кислоты
• 3 молекулы воды

Желтая кровяная соль кристаллизуется в светло-желтые кристаллы, по форме напоминающие ромбические призмы. Они обладают характерным блеском.

Растворимость этой соли довольно высока - почти 300 г может раствориться в 1 л воды. В то же время она практически нерастворима в таких органических растворителях, как спирт, эфир, анилин.

Плотность безводной желтой кровяной соли составляет 1,935 г/см3.

При нагревании выше 120°С эта соль теряет кристаллизационную воду и превращается в безводную форму. При температуре свыше 650°С происходит полное разложение соли.

Оптические свойства

Характерная желтая окраска кристаллов желтой кровяной соли обусловлена переходами электронов в комплексе [Fe(CN)₆]− при поглощении видимого света.

Цвет кристаллов этой соли может меняться в зависимости от различных факторов:

• При потере кристаллизационной воды соль теряет окраску и становится бесцветной
• pH среды влияет на интенсивность желтого цвета
• Наличие примесей других ионов металлов приводит к изменению оттенка

Под действием УФ-излучения кристаллы желтой кровяной соли способны люминесцировать, испуская видимый свет.

Это свойство иногда используется в аналитической химии для обнаружения следов этой соли в растворе. Кроме того, благодаря яркой окраске желтая кровяная соль применяется в качестве пигмента для окрашивания тканей, в первую очередь шелка.

Желтая кровяная соль реагирует с некоторыми другими веществами, что приводит к образованию труднорастворимых осадков различной окраски. Это свойство используется для реакции идентификации катионов цинка, меди, железа(III).

Таким образом, удивительные оптические эффекты, сопровождающие это соединение, находят применение в различных областях.

Токсичность и меры безопасности

Несмотря на достаточно низкую токсичность, при работе с желтой кровяной солью следует соблюдать определенные меры предосторожности.

Попадание больших количеств этого вещества внутрь организма может привести к отравлению. Полулетальная доза для крыс при пероральном приеме составляет 6400 мг/кг.

Кроме того, при взаимодействии желтой кровяной соли с водой или кислотами возможно выделение токсичных газов - цианистого водорода и оксида углерода. Поэтому контакт с влагой и кислотами следует максимально ограничить.

Желтую кровяную соль рекомендуется хранить в сухом, хорошо проветриваемом помещении, вдали от прямых солнечных лучей и источников нагрева. Температура хранения не должна превышать +40°С.

Красная и желтая кровяная соль: сходства и различия

Существует близкое по составу вещество - красная кровяная соль. Она имеет формулу K3[Fe(CN)6] и отличается наличием железа в степени окисления +3.

В отличие от желтой кровяной соли, красная обладает кубической кристаллической решеткой. Ее кристаллы имеют ярко выраженную красную окраску, а водные растворы - зеленовато-желтый цвет.

Еще одно отличие заключается в том, что красная кровяная соль проявляет сильные окислительные свойства, в то время как желтая - нет. Это определяет их применение в разных сферах.

Промышленное производство

В промышленных масштабах желтую кровяную соль получают из отработанной массы с газовых заводов, остающейся после очистки газа от цианистых соединений.

Эту массу обрабатывают суспензией Ca(OH)₂, затем добавляют хлорид калия и карбонат калия. Реакцию можно представить следующей схемой:

Для контроля качества определяют содержание примесей, растворимость в воде и другие показатели согласно нормативной документации.

Перспективы применения

Существует несколько перспективных направлений использования желтой кровяной соли, которые активно изучаются в настоящее время.

Применение в медицине

Исследуются антибактериальные и противовирусные свойства комплексов на основе желтой кровяной соли. Получены обнадеживающие результаты в отношении некоторых штаммов золотистого стафилококка. В будущем такие комплексы могут найти применение для создания новых лекарственных препаратов.

Катализаторы

Исследуются каталитические свойства наночастиц и наноструктур на основе желтой кровяной соли применительно к различным химическим реакциям. Ожидается, что такие катализаторы позволят значительно повысить выход целевых продуктов и селективность многих производственных процессов.

Солнечные батареи

Ведутся работы по созданию солнечных элементов на основе желтой кровяной соли, легированной атомами различных металлов. Предполагается, что такие фотоэлементы будут отличаться высоким КПД за счет расширения спектрального диапазона поглощаемого излучения.

Термоэлектрические материалы

Проводятся исследования термоэлектрических свойств желтой кровяной соли и возможности ее применения в термоэлектрических преобразователях тепла в электричество. Ожидается существенное увеличение эффективности таких устройств по сравнению с традиционными материалами.

Квантовые вычисления

Предпринимаются попытки использования желтой кровяной соли в качестве материала для реализации квантовых вычислений. Уникальные магнитные свойства этого вещества в сочетании с возможностью точного контроля его параметров на наноуровне открывают перспективы создания высокоэффективных кубитов для квантовых компьютеров.