18世紀有一個名叫狄斯巴赫的德國人,他是制造和使用涂料的工人,因此對各種有顏色的物質都感興趣。總想用便宜的原料制造出性能良好的涂料。狄斯巴赫將草木灰和牛血混合在一起進行焙燒,再用水浸取焙燒后的物質,過濾掉不溶解的物質以后,得到清亮的溶液,把溶液蒸濃以后,便析出一種黃色的晶體。當狄斯巴赫將這種黃色晶體放進三氯化鐵的溶液中,便產生了一種顏色很鮮艷的藍色沉淀。狄斯巴赫經過進一步的試驗,這種藍色沉淀竟然是一種性能優良的涂料。狄斯巴赫的老板將這種涂料的生產方法嚴格保密,并為這種顏料起了個令人捉摸不透的名稱——普魯士藍,以便高價這種涂料。
經典的配合物/普魯士藍
普魯士藍是經典的配合物。具有立方結構。分子中,M+可以是鉀、鈉或銨。 其配體為六個氰基,中心離子為二價鐵離子。氰基與二價鐵離
普魯士藍分子結構圖
普魯士藍分子結構圖圖冊
子共同通過配位鍵組成六氰合鐵(II)酸根(整體顯-4價)作為普魯士藍的內配位層(內界)。而外層的三價鐵離子與鉀離子作為普魯士藍的外配位層(外界)通過離子鍵與六氰合鐵(II)酸根以離子鍵的形式相連接。結構方面,普魯士藍為六面立(正)方結構。氰基作為立(正)方的各條棱連結處于頂點的鐵離子,其中相同價態的鐵離子在各面上均互為對角,而每間隔一個立(正)方,鉀離子會被包裹在其中。
制法/普魯士藍
草木灰中含有碳酸鉀,牛血中含有碳和氮兩種元素,這兩種物質發生反應,便可得到亞鐵氰鉀,它便是狄斯巴赫得到的黃色晶體,由于它是從牛血中制得的,又是黃色晶體,因此更多的人稱它為黃血鹽。它與三氯化鐵反應后,得到亞鐵氰化鐵,也就是普魯士藍。
3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl
普魯士藍是由亞鐵氰鉀和三氯化鐵反應后產生。在反應過程中,能見度和顏色會立刻轉變。
性能/普魯士藍
色彩
深藍色粉末,顏色強烈、濃厚。
吸水性
有吸水性(在水中接近4%可見),普魯士藍難以潤濕。
可燃性
易燃。燃燒中產生HCN、NH3、CO、和CO2 氣體。
應用/普魯士藍
染料應用
用于油漆、油墨、塑料等行業及文教用品的著色。
化學應用
在化學實驗中,常用生成普魯士藍的反應來檢驗CNˉ: FeSO4+ 6NaCN → Na4Fe(CN)6 + Na2SO4 Na4Fe(CN)6 + 4FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓(普魯士藍) + 12NaCl
醫學應用
原理普魯士藍染色的衣物
普魯士藍染色的衣物圖冊
在醫療上可置換普魯士藍上的鉀后形成不溶性物質隨糞便排出,對治療經口急慢性中毒有一定療效。用量一般為每日250mg/kg,分4次,溶于50ml 15%甘露醇中口服。目前中國國家儲備約有一百片左右。(適量補充化鉀高鉀能增加腎對的清除,可能與鉀競爭性阻斷腎小管對的吸收有關,同時鉀可動員細胞內的到細胞外,使血
含量增加,可使臨床病情加重,因此要慎用。)
應用實例
1995年3月,清華大學一名學生中了毒,病情嚴重。1995年4月底,經北京市職業病衛生防治所的陳震陽教授化驗確診后,在協和醫院,醫學用普魯士藍被用來救活中毒學生的生命。
解除放射性/普魯士藍
可用于體內銫-137的排出
在1986年的切爾諾貝利核泄漏事件后,由于普魯士藍具有排出體內銫元素和元素的能力,而被用于治療輻射病。其原理是普魯士藍能阻止腸道內銫的吸收和在吸收,加速體內銫的排出速率。在經口攝入后的初期用藥,促排效果尤為顯著。在非經口攝入或經口攝入后延遲給予普魯士藍,通過阻止腸道對銫的在吸收,也有一定的促排作用。
能吸收放射性銫的布料
東京大學生產技術研究所2012年5月28日宣布,其研究小組開發出了能夠高效吸收溶解在水中的放射性銫離子的布料。這種布料有望用于清除福島核泄漏事故后土壤和水中的放射性銫污染。研究小組用一種新技術將能夠吸收銫的藍色顏料普魯士藍的微粒固定到布上。用這種方法制成的長60厘米、寬40厘米的薄布,就能99%地吸附溶解在10升水中的10毫克銫。如果將這種布用鹽酸溶液浸泡,則幾乎能夠100%地回收銫。
由東京大學生產技術研究所與無紡布制造廠家“小津產業”共同組成的研究小組成功研發出一種能有效吸附放射性銫的布,并可實現大批量生產。除河流、水池里的水之外,受污染土壤中的水分里所含的銫也可被這種布吸附,從而實現除污。新產品中,有效除銫的成分為“普魯士藍”人造染色劑。研發小組將無紡布與“普魯士藍”直接合成,生產出的“除銫布”