普魯士藍

一種古老的藍色染料

普徠魯士藍,又名柏林藍、貢藍、鐵藍、亞鐵氰化鐵、中國藍、密羅里藍、華藍。英文名稱Prussian blue ,是一種古老的藍色染料,可以用來上釉和做油畫染料。

簡介


普魯士藍鐵染色液
普魯士藍鐵染色液
普魯士藍(英文:Prussian blue),化學名稱:亞鐵氰化鐵,普魯士藍是狄斯巴赫在意外中被發現,是一種深藍色的顏料,在畫圖和青花瓷器中應用。
德國的前身普魯士軍隊的制服顏色就是使用該種顏色,以至1871年德意志第二帝國成立后相當長一段時間仍然沿用普魯士藍軍服,直至第一次世界大戰前夕方更換成土灰色。
狄斯巴赫把草木灰和牛血混在一起,製成亞鐵氰化鉀,其三水合物俗稱黃血鹽,后與三氯化鐵或其他能夠提供三價鐵離子的物質反應后產生。

來歷


18世紀有一個名叫狄斯巴赫的德國人,他是製造和使用塗料的工人,因此對各種有顏色的物質都感興趣。總想用便宜的原料製造出性能良好的塗料。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後,得到清亮的溶液,把溶液蒸濃以後,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澱。狄斯巴赫經過進一步的試驗,這種藍色沉澱竟然是一種性能優良的塗料。狄斯巴赫的老闆將這種塗料的生產方法嚴格保密,並為這種顏料起了個令人捉摸不透的名稱——普魯士藍,以便高價這種塗料。
直到20年以後,一些化學家才了解普魯士藍是什麼物質,也掌握了它的生產方法。原來,它與氯化鐵反應后,得到亞鐵氰化鐵,也就是普魯士藍。

經典的配合物


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
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)方的各條棱連結處於頂點的鐵離子,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。

製法


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化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


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


染料應用

用於油漆、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
在醫療上鉈可置換普魯士藍上的鉀后形成不溶性物質隨糞便排出,對治療經口急慢性鉈中毒有一定療效。用量一般為每日250mg/kg,分4次,溶於50ml 15%甘露醇中口服。目前中國國家儲備約有一百片左右。(適量補充氯化鉀高鉀能增加腎對鉈的清除,可能與鉀競爭性阻斷腎小管徠對鉈的吸收有關,同時鉀可動員細胞內的鉈到細胞外,使血鉈含量增加,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鉈毒,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


可用於體內銫-137的排出

在1986年的切爾諾貝利核泄漏事件后,由於普魯士藍具有排出體內銫元素和鉈元素的能力,而被用於治療輻射病。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。這種布料有望用於清除福島核泄漏事故後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。用這種方法製成的長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製造廠家“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,並可實現大批量生產。除河流、水池裡的水之外,受污染土壤中的水分里所含的銫也可被這種染料吸附,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”價格約為每平方米1000日元(約合人民幣75元)。

物理性質


普魯士藍具有立方結構,在常溫常壓下穩定,不溶於水,溶於酸、鹼。色光有青光和紅光兩種,色澤鮮艷,著色力強,遮蓋力略差。粉質較堅硬,不易研磨。能耐曬、耐酸,但遇濃硫酸煮沸則分解;耐鹼性弱,即使是稀鹼也能使其分解,不能與鹼性顏料共用。失火時可用水、砂土撲救。

製備方法


黃血鹽法
用黃血鹽鉀與硫酸亞鐵在微酸性溶液中反應生成亞鐵氰化亞鐵的復鹽,再加硫酸氯酸鉀氧化生成亞鐵氰化鐵與亞鐵氰化鉀的復鹽: 。如用黃血鹽鈉來製造鐵藍,則生成的復鹽要用銨來代替其中的鈉,即生成亞鐵氰化鐵與亞鐵氰化銨復鹽,因此鐵藍按原料不同分為鉀鐵藍和銨鐵藍兩種。將以上復鹽再經過濾、漂洗、乾燥、粉碎,製得深藍色鐵藍顏料。

儲存方法


普魯士藍應貯存在通風、乾燥的庫房中,貯存時要避免與氧化物、酸、氨、光接觸。

相關爭議


Fe與[Fe(CN)6]反應, 生成深藍色的沉澱,被稱為普魯士藍;而Fe與[Fe(CN)6]的反應,生成深藍色的沉澱被稱為滕氏藍。兩種產物表現出相似的顏色(藍色),且含有完全相同的化學元素和化學式。
一種觀點認為,這兩種物質因為具有完全相同的絡合結構,且經過X射線、磁化率、光電子能譜和穆斯堡爾譜的測定,兩者的性質一樣或者基本一致,可以被認為是同一種物質。
另一種觀點則認為,普魯士藍和滕氏藍雖然結構相同,但普魯士藍的顏色總是較滕氏藍略深一些。經過兩種物質的穆斯堡爾譜比較,其電子結構略有差異,因此造成顏色的差別。
總而言之,普魯士藍和滕氏藍在化學式絡合結構上是一致的,至於是否為同一物質,仍存在爭議。