Ferrocianeto de potássio – Características, Produção, e Usos

POR Pedro Coelho

Publicado: quinta-feira, 18 de fevereiro de 2021

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O ferrocianeto de potássio (também conhecido como prussiato amarelo) foi produzido pela primeira vez por Pierre-Joseph Macquer em 1752 e é amplamente utilizado em tingimento e impressão de chita (tecido de planta barato), bem como na preparação de vários outros compostos de cianogênios.

Esse composto pode ser considerado como um sal de potássio de radical composto, ferrocianogênio C₆N₆Fe, às vezes representado pelo símbolo Cfy em literaturas mais antigas, ou como um composto duplo de cianeto de potássio e cianeto ferroso. O sal cristalizado contém água e sua composição é representada pela fórmula K₄Fe(CN)₆ + 3H₂O.

Formula química do ferrocianeto de potássio

Características do Ferrocianeto de potássio

O ferrocianeto de potássio se cristaliza em placas amarelas transparentes; dissolve-se em 4 partes de água fria e em 2 partes de água quente. Aquecido a 100 °C, o sal perde gradativamente a água de cristalização e se transforma em um pó branco constituído pelo sal anidro. Quando aquecido, ele se decompõe, liberando nitrogênio e deixando uma mistura de cianeto de potássio e carboneto de ferro.

Amostra de cristais de ferrocianeto de potássio

Uma solução aquosa de ferrocianeto de potássio produz em soluções de sais férricos um precipitado azul-escuro (chamado de Azul da Prússia); os protossais de ferro produzem com o ferrocianeto de potássio um precipitado azulado que, por contato com o ar, é gradualmente convertido em azul da Prússia. As soluções de sais de cobre juntamente com ferrocianeto de potássio produzem um precipitado marrom-avermelhado escuro.

Processo Antigo de Produção do Ferrocianeto de potássio

Em grande escala, o ferrocianeto de potássio era produzido através da adição de substâncias orgânicas nitrogenadas de origem animal (como chifre, penas, sangue seco, etc.) ao carbonato de potássio fundido, lixiviando a massa residual com água e colocando-a em contato com um sal de ferro.

Durante o processo de derretimento, o cianeto de potássio é formado a partir do potássio da potassa e do nitrogênio e carbono da substância orgânica, e quando esse sal é colocado em contato com o ferro na lixiviação acaba produzindo ferrocianeto de potássio, de acordo com a equação:

6 KCN + Fe +2H₂O = K₄Fe(CN)₆ + 2KHO +H₂

Uma vez que foi observado que os vasos de ferro nos quais a mistura é derretida são muito atacados, agora é mais comum se o adicionar ferro em um estado de divisão fina à massa derretida.

Pela redução do sulfato de potássio contido no potássio bruto, o sulfeto de potássio e um sulfeto duplo de ferro e potássio são produzidos, e estes são dissolvidos na lixiviação subsequente da massa, depois esse sulfeto de ferro e o cianeto de potássio reagem um sobre o outro, formando ferrocianeto de potássio e sulfeto de potássio de acordo com a seguinte equação:

6KCN + FeS = K₄Fe(CN)₆ + K₂S

Cuidados Especiais e Problemas com esse Processo

Às vezes também ocorre a formação de sulfocianeto de potássio durante o processo de derretimento, mas o mesmo acaba sendo decomposto pelo ferro, com a formação de sulfeto de ferro e cianeto de potássio.

Além disso, a destruição dos vasos de ferro pode ser observada nos casos em que nenhum ferro foi adicionado à massa derretida, pois quando não se adiciona o ferro, o mesmo acaba sendo retirado dos lados dos vasos de ferro e isso acaba causando um acidente bem sério.

Uma das desvantagens desse processo é a grande perda de nitrogênio que ocorre na fabricação do ferrocianeto de potássio, pois apenas um quarto do nitrogênio adicionado na forma de substâncias orgânicas nitrogenadas é obtido na forma de ferrocianeto de potássio, e os três quartos restantes escapam em sua maior parte como nitrogênio livre, junto com uma pequena quantidade de amônia.

A potassa usada na preparação do ferrocianeto de potássio deve ser muito pura, a fim de se evitar o acúmulo de sais estranhos no licor-mãe. Além disso, as substâncias orgânicas devem ser carbonizadas previamente para serem misturadas ao potássio derretido, de modo a se livrar do máximo possível do enxofre contido nas substâncias orgânicas, que consistem principalmente de resíduos animais.

A proporção de substância orgânica necessária, bem como seu valor, depende da porcentagem de nitrogênio que ela contém. O ferro necessário na preparação do prussiato amarelo é empregado como limalha ou aparas, ou em algum outro estado que esteja finamente dividido.

Essa divisão fina é extremamente necessária e deve ser feita a modo de que a massa derretida possa reagir mais prontamente com esse ferro finamente divido ao invés de reagir com o ferro das laterais do vaso.

Os vasos de derretimento consistem em potes esféricos ou panelas rasas de ferro fundidos bem fortes, que são colocados na alvenaria de tal forma que a chama de uma fornalha pode tocar ao redor ou sobre eles, como é mostrado nas figs. 1 e 2.

Durante o processo também se deve tomar muito cuidado para que nenhum ar tenha acesso ao espaço de derretimento, pois nesse caso alguma substância orgânica seria queimada e parte do cianeto de potássio seria oxidada a cianato.

Para evitar isso, a combustão do combustível deve ser regulada de forma que nenhum excesso de ar passe com a chama para o espaço do derretimento, mas sim gases carbonosos não decompostos.

A melhor maneira de fazer isso é gerar gás carburado a partir do combustível em um aparelho especial e misturá-lo cuidadosamente com uma quantidade suficiente de ar antes de passar para o espaço do derretimento.

A forma mais antiga do aparelho, representada pela fig. 2, consiste em uma panela esférica de ferro fundido (A) colocada na fornalha (B), de modo que a chama flua em torno dela antes de escapar pela chaminé (f) para a chaminé (C), e é deixado um espaço entre a boca da panela de ferro e o arco da fornalha para a saída de produtos voláteis.

Em frente à boca da panela de ferro está uma abertura (o) na parede da fornalha, que pode ser fechada por uma porta de ferro (D) e os materiais usados são jogados na panela através dessa abertura.

Fornos reverberatórios são às vezes empregados, como mostra a fig. 1. Neste caso, a operação é conduzida em uma panela rasa de ferro (A), aquecida pela chama que passa do fogo em B, e em (o) é a porta para mudar a panela.

Método de Operação desse Processo Clássico

O método de operação do processo é o seguinte, a potassa é primeira a ser derretida, e então a substância orgânica nitrogenada misturada com limalha de ferro é gradualmente adicionada.

Uma forte produção de gás ocorre no início, e chamas azuis de óxido de carbono são observadas, enquanto ao mesmo tempo a substância orgânica se dissolve e o cianeto de potássio é formado. Depois que toda a substância orgânica foi adicionada, ocorre a formação de uma massa , que após ser derretidas é despejada em uma espécie de panela de ferro para esfriar.

Após o esfriamento, a massa derretida é quebrada em pedaços do tamanho de um ovo e lançada em recipientes de ferro para ser lixiviada. Depois disso, o recipiente é coberto com água e aquecido por um dia com vapor (70 °C - 80 °C) que passa para o recipiente de lixiviação, logo o licor acaba sendo assim concentrado a uma gravidade específica de 1,16 a 1,22.

Durante esta operação, o cianeto de potássio se dissolve e reage sobre os sais de ferro da maneira anteriormente descrita para formar ferrocianeto de potássio. Depois de ser liberado, o licor é retirado e evaporado a uma gravidade específica de 1,27, quando ele produz cristais de ferrocianeto de potássio após o resfriamento.

O licor mãe contém uma quantidade considerável de carbonato de potássio não decomposto. Portanto, ele é evaporado e o produto formado (chamado de sal azul) é misturado com metade do peso do seu peso de carbonato de potássio puro para uso em uma operação de derretimento subsequente.

O sal azul contém, além de carbonato de potássio, sulfeto, sulfato, silicato e cloreto de potássio, bem como vestígios de outros sais. O sal azul é frequentemente tratado para a produção de Azul da Prússia impuro.

O resíduo insolúvel remanescente após a primeira lixiviação da massa derretida é lavado uma ou duas vezes com quantidades frescas de água, e o licor assim obtido é usado para a lixiviação do material fresco. O resíduo restante contém mais de 10% de potássio, mas é geralmente descartado como se não tivesse valor e, portanto, uma perda considerável é ocasionada. Essa perda de potássio é menos proporcional à pureza das substâncias orgânicas utilizadas.

Recristalização do Sal Bruto

O sal bruto é dissolvido em água quente, ou no licor-mãe de uma cristalização anterior, e a solução é resfriada muito lentamente, de modo a garantir a formação de cristais grandes e claros. Para o mesmo propósito, pedaços de corda são frequentemente mantidos nos vasos de cristalização, para que os cristais possam se aderir a eles.

Uso do Ferrocianeto de Potássio

O ferrocianeto de potássio é usado principalmente para a preparação de cianeto de potássio, ácido cianídrico, e azul da Prússia; também em tingimento e impressão em chita para a produção de cores azuis. Também é útil como reagente em operações analíticas.

Referências

• A Short Text-book of Inorganic Chemistry, Hermann Kolbe, J. Wiley & Sons, 1884
• Industrial chemistry, a manual based upon Payen's 'Précis de chimie industrielle' , Benjamin Horatio Paul, 1878
• https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ferrocyanide-potassium (acessado em 15/02/2021 as 21:03)
• https://www.alibaba.com/countrysearch/CN/potassium-ferrocyanide.html (acessado em 15/02/2021 as 21:50)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)