四草酸氢钾二水合物:性质与实验室使用指南
四草酸氢钾二水合物:性质与实验室使用指南
Potassium tetraoxalate dihydrate(四草酸氢钾二水合物)是一种性质明确的酸量基准物质和低pH缓冲参比物质,在分析实验室中广泛用于酸度计校准和碱量滴定的标准化。
- 化学名称
- 四草酸氢钾二水合物
- 分子式
- KH₃(C₂O₄)₂·2H₂O
- 分子量
- 254.19 g/mol
- CAS号
- 6100-20-5
- 标准缓冲pH值
- 25 °C下0.05 mol/kg溶液pH为1.68
- 外观
- 白色晶体粉末
- 溶解性
- 溶于水
- 基准物质适用性
- 高纯度、稳定、化学计量明确,适合用作基准物质
化学特性与主要性质
四草酸氢钾二水合物(KH₃(C₂O₄)₂·2H₂O,CAS 6100-20-5)是草酸的酸性钾盐,分子量约为254.19 g/mol,外观为白色晶体粉末,易溶于水。每个分子式含三个可电离质子,因此该化合物是一种多质子酸标准品,能与多当量碱反应。
四草酸氢钾二水合物具有明确的化学计量关系、可达到的高纯度、在推荐储存条件下的长期稳定性以及可重现的溶液行为,这些特性共同使其符合基准物质的要求,对于确保定量分析测量的溯源性和重现性至关重要。
该化合物在溶液中呈酸性,能产生低且可重现的pH值,这对于在酸性范围内校准酸度计以及验证其他参比溶液至关重要。
标准缓冲液与滴定液的制备
配制NIST/ISO参照的pH 1.68缓冲液(25 °C):将12.71 g四草酸氢钾二水合物溶于新鲜煮沸并冷却的去离子水中,用容量瓶稀释至1.000 L,得到0.05 mol/kg溶液。应使用容量瓶和分析天平以确保准确性。该溶液的pH值随温度变化,25 °C以外使用时应查阅已发布的pH-温度对照表进行修正。
用作碱量法的酸量基准物质时,准确称取一定量的干燥四草酸氢钾二水合物(在60 °C下干燥至少1小时,以去除表面水分而不导致结晶水分解),溶于去离子水。使用合适的指示剂(如酚酞)或经校准的酸度计检测终点,对待标定碱溶液进行滴定。
所有玻璃器皿使用前应彻底清洗并用去离子水淋洗。溶液应储存于密封的耐化学品容器中,并在经验证的有效期内使用,因为吸收大气中的氨或二氧化碳可能随时间改变溶液pH值。
在分析与研究实验室中的应用
酸度计校准:四草酸氢钾二水合物是NIST认可的低pH值酸度计电极校准基准缓冲物质之一。其0.05 mol/kg溶液在25 °C下提供参考pH值1.68,对于在高酸性环境下使用的仪器(如食品科学、环境监测、电化学及工业过程控制领域)的校准具有重要价值。
碱溶液的标准化:作为基准物质,可用于测定氢氧化钠、氢氧化钾及其他碱溶液的准确浓度(标准化)。其精确已知的当量值可准确测定容量分析中关键碱滴定剂的摩尔浓度。
质量控制与方法验证:开展ISO 17025认可检测或GLP/GMP合规分析的实验室依赖四草酸氢钾二水合物等基准物质验证分析方法并证明仪器性能,其使用有助于将测量结果溯源至SI单位。
研究应用:在学术和工业研究环境中,该物质用作开发新型pH敏感检测方法、电极表征研究及低pH反应介质研究的参比物质。
安全、操作与储存指南
危险特性:四草酸氢钾二水合物具有刺激性。草酸盐类物质接触皮肤、眼睛或吸入粉尘时可引起刺激。摄入草酸盐化合物可能因全身性草酸盐毒性而造成伤害。操作前务必查阅最新安全数据表(SDS)。
个人防护装备(PPE):佩戴合适的耐化学品手套(推荐丁腈手套)、安全护目镜或面罩,并穿实验室外套。处理粉末或配制溶液时,应在通风橱内操作或佩戴化学颗粒防尘口罩,以减少吸入暴露。
急救措施:皮肤接触时,用肥皂和水彻底清洗。眼睛接触时,立即用大量清水冲洗至少15分钟并就医。吸入时,转移至新鲜空气处。误食时,立即就医并向医务人员提供SDS。
储存:存放于阴凉、干燥、通风良好的地方,远离强氧化剂和强碱等不相容物质。保持容器密封,防止吸潮和污染。推荐储存温度为室温(15–25 °C)。避免长期暴露于高湿度环境,否则可能改变晶体水合状态并影响基准物质的准确性。
废弃处置:按照当地、地区及国家关于含草酸盐化学废物的法规处置废弃溶液和固体物料。
常见问题
0.05 mol/kg四草酸氢钾二水合物缓冲溶液在25 °C时的认证pH值是多少?
0.05 mol/kg四草酸氢钾二水合物水溶液在25 °C时的指定pH值为1.68,这一数值获NIST及国际标准认可。由于pH值随温度变化,在非25 °C条件下使用时应参照已发布的pH-温度参照表进行修正。
用作基准物质前,四草酸氢钾二水合物应如何干燥?
四草酸氢钾二水合物应在约60 °C下干燥至少一小时,以去除吸附的表面水分。不建议在远高于60 °C的温度下干燥,因为过高的温度可能导致化合物部分失水或分解,改变其有效分子量,从而影响其作为基准物质的适用性。
四草酸氢钾二水合物可用于标定氢氧化钠溶液吗?
可以。四草酸氢钾二水合物是通过直接滴定标定氢氧化钠及其他碱溶液的合适酸量基准物质。由于其为三质子酸(每个分子式含三个可电离质子),计算碱滴定剂浓度时必须仔细考虑中和反应的化学计量关系。应使用经校准的酸度计或合适的指示剂准确判断滴定终点。
四草酸氢钾二水合物的主要不相容物质或储存注意事项有哪些?
四草酸氢钾二水合物应远离强氧化剂和强碱(两者均可与草酸盐成分发生反应)。应将其储存于密封容器中,置于15–25 °C的阴凉干燥处。应尽量避免暴露于高湿度环境,以防结晶水合状态发生变化,影响所配制溶液的准确性。
如何用四草酸氢钾二水合物配制1升标准pH 1.68缓冲液?
准确称取12.71 g四草酸氢钾二水合物,溶于新鲜煮沸并冷却的去离子水中。定量转移至1.000 L容量瓶,用去离子水稀释至刻度,充分混匀。所得0.05 mol/kg溶液在25 °C时参考pH值为1.68。用预校准酸度计验证pH值,并储存于密封耐化学品瓶中。
参考文献
- Bates, R.G. (1973). Determination of pH: Theory and Practice. 2nd ed. Wiley, New York.
- NIST Standard Reference Database — Standard Buffer Solutions for pH Measurement. National Institute of Standards and Technology.
- IUPAC Recommendations (2002): Measurement of pH — Definition, Standards, and Procedures. Pure and Applied Chemistry, 74(11), 2169–2200. doi:10.1351/pac200274112169
- Safety Data Sheet: Potassium tetraoxalate dihydrate. Aladdin Scientific (current version; consult supplier for latest SDS).
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
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