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茨城県立水戸第一高等学校
化学部 2年 須藤 駿
鉄の身近な利用例
青写真：現像液として利用。
富嶽三十六景：絵具に使用。
ヘムｂ：酸素運搬に利用。
インクリボン：プリンタに利用。
プルシアンブルー：
放射性セシウムの吸着剤。
鉄は日常生活の様々な場面で使われている。
これまでの研究結果１
FeSO4
青白色沈殿
プルシアンホワイト
(プルシアンホワイトは実際は白色で酸化されて青白色沈殿になる。)
尚，他にベルリンホワイトという表現もあるがプルシアンホワイトの
方が多く使われている。
Fe2(SO4)3
濃青色沈殿
ターンブルブルー
K4[Fe(CN)6]
濃青色沈殿
プルシアンブルー
K3[Fe(CN)6]
褐色溶液
ベルリンブラウン
この2つの沈殿は，
同一物質であり
最近では濃青色沈殿の
表現はプルシアンブルーに
統一されつつある。
それぞれの鉄錯体には固有の名称が存在。
これまでの研究結果２
PBの還元体
PW
：プルシアンホワイト
PB
：プルシアンブルー
BB
：ベルリンブラウン
PBの酸化体
可溶性
鉄錯体のコロイドが分散
不溶性
分散したコロイドが凝集
高校で習った鉄錯体の構造がおおまかにわかった。
研究目的
新たに行った文献調査の結果
PWプルシアンホワイト
PBプルシアンブルー
可溶性
KFeⅢ[FeⅡ(CN)6]
不溶性
FeⅢ4 [FeⅡ(CN)6]3
両方とも結晶構造もわかっている。
PBの還元体
可溶性
K2FeⅡ[FeⅡ(CN)6]
不溶性
K4FeⅡ4[FeⅡ(CN)6]3
「Everett's salt」
「Williamson's write」
という名称がある。
鉄錯体の中で最も安定である。
PBの酸化体
BB
BG
PY
ベルリンブラウン
ベルリングリーン
プルシアンイエロー
可溶性
FeⅢ[FeⅢ(CN)6]
透明な褐色溶液｡
不溶性
FeⅢ4 [FeⅢ(CN)6A]3
部分酸化状態。
FeⅢ[FeⅢ(CN)6]
PBの完全酸化状態
PWは化学式まで判明しているが，PBの酸化体は記述が様々。
実験：試薬と器具
試薬
FeSO4･7H2O：鹿1級
98.0～102.0％
Fe2(SO4)3･nH2O：試薬特級
60.0～80.0％
K4[Fe(CN)6]･3H2O：試薬特級
99.5％
K3[Fe(CN)6]：和光一級
98.0％
H2O2 ：鹿1級
34.5%
Na2SO3：鹿１級
95.0%
C6H8O6：試薬特級 99.5％（L(+)- アスコルビン酸）
HNO3：鹿１級
60.0～62.0％
FeCl2･4H2O：試薬特級
99.0～102.０％
FeCl3･6H2O：試薬特級
99.0％
器具
薬さじ，薬包紙，電子天秤，駒込ピペット，メスフラスコ，
メスシリンダー，ビーカー，ガラス棒，超音波洗浄機，試験管，
ビュレット，ホールピペット，スターラー，ウォーターバス，
スタンド，ろ紙，ろうと
実験：試薬の調整
調整方法
1. 脱気し窒素置換した蒸留水を作製した。
2. 1.00×10-1mol/L, 1.00×10-2mol/L,
1.00×10-3mol/Lの濃度の
FeSO4･7H2O
Fe2(SO4)3･nH2O
K4[Fe(CN)6]･3H2O
K3[Fe(CN)6] の水溶液を調製。
3. 各濃度におけるヘキサシアノ鉄（Ⅱ・Ⅲ）
酸カリウム水溶液：硫酸鉄（Ⅱ・Ⅲ）水溶
液を5:1, 3:3, 1:5の体積比で混合し鉄
錯体を作製した。
可溶性条件
ヘキサシアノ鉄(Ⅱ･Ⅲ)酸カリウム
水溶液が多い。体積比 5:1
不溶性条件
硫酸鉄(Ⅱ･Ⅲ)水溶液が多い。
体積比 1:5
酸化剤
H2O2
還元剤
0.355 mol/L
L(+)- アスコルビン酸水溶液
＋
0.355 mol/L Na2SO3水溶液
の混合水溶液
濃度と混合比を変えて鉄錯体を評価した。
PBとPWの関係
PW
可溶性
PB
プルシアンホワイト
不溶性
プルシアンブルー
可溶性
PBとPWの反応は可逆反応であることが分かった。
PWも可溶性・不溶性があることが新たに確認できた。
PBとPWの詳細な関係が分かった。
不溶性
PBとBBの関係
PB
BB
プルシアンブルー
ベルリンブラウン
酸化
H2 O 2
可溶性
不溶性
可溶性条件
不溶性条件
BBをそれぞれの条件の下で酸化すると可溶性・不溶性PBになる。
BBからPBの反応は不可逆反応である。
BBを放置すると不溶性PBになる。
PBとBBの詳細な関係が分かった。
濃度と可溶性・不溶性
PW
濃度
BB
PB
低
中
高
可溶性
不溶性
可溶性
不溶性
可溶性条件
不溶性条件
濃度によっては可溶性であっても沈殿は生じ，不溶性であっても分散する。
可溶性と不溶性は濃度に依存する。
濃度による分散・凝集の変化
低
濃度
高
可溶性条件
分散
凝集
不溶性条件
可溶性・不溶性の鉄錯体とはいえ，濃度が低ければ分散し，高けれ
ば凝集する。
濃度によって分散と凝集の状態は変化する。
PBの酸化体と還元体
可溶性
可溶性
可溶性条件
大きな結晶が分散・凝集
大きな結晶が分散・凝集
K2FeⅡ[FeⅡ(CN)6]
KFeⅢ[FeⅡ(CN)6]
不溶性
不溶性
不溶性条件
小さな結晶が凝集・分散
小さな結晶が凝集・分散
K4FeⅡ4[FeⅡ(CN)6]3
FeⅢ4 [FeⅡ(CN)6]3
小さな結晶が分散
FeⅢ[FeⅢ(CN)6]
PBの酸化体と還元体の関係が分かった。
結論
参考文献
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2.
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