Le phtalate acide de potassium est le sel monopotassique de l'acide benzène-1,2-dicarboxylique (acide phtalique). On le trouve également sous les sigles KAP (Potassium Acid Phthalate) et KHP (Potassium Hydrogen Phthalate). Défini comme étalon primaire pour la préparation des solutions étalons de bases fortes[11], il est également utilisé pour la définition de l'échelle de pH[12] . Les cristaux de phtalate acide de potassium (KAP) sont utilisés comme cristaux monochromateur ou analyseur en spectrographie des rayons X de grande longueur d'onde.
| Phtalate acide de potassium | |
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | 2-carboxybenzoate de potassium |
| Synonymes |
phtalate acide de potassium, hydrogénophtalate de potassium, biphtalate de potassium, KHP, KAP |
| No CAS | |
| No ECHA | 100.011.718 |
| No RTECS | CZ4326000 |
| PubChem | 23676735 87574540 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | Solide cristallin blanc et inodore |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | C8H5KO4 [Isomères] |
| Masse molaire[2] | 204,221 2 ± 0,008 1 g/mol C 47,05 %, H 2,47 %, K 19,15 %, O 31,34 %, |
| pKa | 5,4[1] |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | 295-300 °C -déc[3]. |
| Solubilité | 80 g·L-1[3] |
| Masse volumique | 1,632 g·cm-3[3] |
| Propriétés électroniques | |
| Constante diélectrique | 238[4] |
| Cristallographie | |
| Système cristallin | orthorhombique[5] |
| Classe cristalline ou groupe d’espace | mm2[6], (no 29) [5]
|
| Paramètres de maille | a = 9,62 Å b = 13,26 Å |
| Volume | 858,921 Å3[8] |
| Précautions | |
| SGH[9] | |
| H315, H319, P264 et P280 |
|
| Écotoxicologie | |
| DL50 | 3 200 mg·kg-1 (rat, oral)[3] |
| LogP | 1,415 (octanol/eau)[3] |
| Composés apparentés | |
| Isomère(s) | isophtalate, téréphtalate |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
| modifier |
|
Propriétés
modifierStabilité thermique
modifierL'étude de la stabilité thermique par thermogravimétrie du KAP montre qu'il se décompose par chauffage[4],[13],[14] à partir de 255 °C en phtalate dipotassique . Ce dernier est ensuite dégradé en et un produit de carbonisation à 800 °C.
Propriétés spectroscopiques
modifier| Tableau de données IR - Raman - RMN 1H - RMN 13C | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||
Propriétés piézoélectriques
modifierLe coefficient piézoélectrique (d33) est égal à 0.36 pC/N[21].
Optique non linéaire
modifierDes cristaux de KHP irradiés avec un laser Nd:YAG émettant un rayon de longueur d'onde de 1064 nm, permettent l'observation d'une radiation verte de longueur d'onde 532 nm qui confirme la génération d'une seconde harmonique (GSH)[22]. Ce phénomène d'optique non linéaire est utilisé pour créer des pointeurs laser de différentes couleurs.
Propriété ampholyte
modifierL'hydrogénophtalate de potassium possède en même temps un groupe fonctionnel carboxyle et sa base conjuguée . Il peut donc être un acide et à la fois une base, c'est ce que l'on nomme un ampholyte. Cette particularité permet de l'utiliser comme substance tampon.
Propriété acide : pKa = 5,41
Propriété basique : pKa = 2,95
Utilisations
modifierÉtalonnages
modifierLE KHP est considéré comme un étalon primaire pour les réactions acido-basiques car il respecte les conditions suivantes[23] :
- facile à obtenir, sécher et purifier;
- ne se modifie pas à l'air par oxydation ou hygroscopie;
- son taux d'impureté peut être compris entre 0,1 et 0,2%;
- sa masse molaire est élevée et réduit les imprécisions de pesée;
- réagit totalement (K >104), stœchiométriquement et rapidement;
- facilement soluble.
Étalonnage par dosage des bases (hydroxyde de sodium) [24],[25]
Le KHP est utilisé pour la définition de l'échelle de pH[12],[26] par l'IUPAC en 1983 à la suite de la British Standards Institution en 1961[27],[28].
Les solutions tampons de KHP sont définies très précisément[29] et couvrent une gamme de pH de 2,2 à 5.9. L'effet tampon est le plus élevé aux environs de pH=4, la composition de ces solutions est indiquée dans le règlement CE[30].
Spectrométrie de rayons X
modifierLes cristaux de KAP sont utilisés en tant que cristal monochromateur (filtre le faisceau incident polychromatique) de spectromètres à rayons X à dispersion de longueur d'onde[31],[32].
- réflexion utilisée 1010
- 2d : 2,663 nm
- domaine d'analyse (angle de Bragg compris entre 12 et 55°)[33] :
| nm | K | L | M |
|---|---|---|---|
| 0,554 à 2,181 | F-P | Mn-Mo | La-Hg |
Catalyseur
modifierLe KHP est utilisé comme catalyseur dans des réactions de synthèse héterocyclique de dérivés pyraniques ou isoxazoliques[34].
Caractérisation du carbone organique total ou dissous
modifierLe KHP est utilisé pour l'étalonnage des appareils de mesure du Carbone Organique Total (COT) et de la Demande Chimique en Oxygène (DCO)[35].
Le principe de la mesure de la DCO peut être résumé par le bilan suivant : [36],[37]. Une solution de 425 mg de KHP par litre d'eau distillée correspond à une DCO de 500μgO2/mL[38].
Concernant la détermination du COT (présence de molécules organiques aromatiques par exemple), elle peut s'obtenir à partir de mesures d'absorbance UV[39]. Il existe une corrélation entre la concentration de carbone d'un échantillon et celle d'une solution de référence de KHP[40], elle est donnée par cette formule . UV254 est l'absorbance en cm-1 (Standard Methods APHA, AWWA et WEF 1998) et KHP est une concentration exprimée en mg.L-1.
Isomérie
modifierLe phtalate acide de potassium possède deux isomères de position du fait de la position des groupes carboxyle sur le cycle benzénique. Les deux groupements carboxyles sont en position méta pour l'isophtalate et en position para pour le téréphtalate.
Références
modifier- ↑ « Fiche de données de sécurité » [PDF], sur www.scbt.com (consulté le 2 avril 2016)
- ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- « Fiche de données de sécurité » [PDF] (consulté le 2 avril 2016)
- (en) « Effect of Mg2+ dopant on structural, optical and mechanical properties of potassium acid phthalate (KAP) single crystals », sur www.academia.edu (consulté le 2 avril 2016)
- (en) « The crystal structure of potassium acid phthalate, KC6H4COOH.COO » (consulté le 2 avril 2016)
- ↑ (en) « Elasto-optic studies on potassium acid phthalate single crystal » (consulté le 5 avril 2016)
- ↑ (en) « Effect of divalent metal ions on the structure, optical and mechanical properties of KAP single crystals » [PDF] (consulté le 5 avril 2016)
- ↑ (en) « Enhancement of Optical, Thermal and Mechanical Properties of Kap Crystals by Magnesium Doping » [PDF] (consulté le 5 avril 2016)
- ↑ (en) « Potassium Hydrogen Phthalate » (consulté le 5 avril 2016)
- ↑ (en) « Potassium hydrogen phthalate » (consulté le 5 avril 2016)
- ↑ Douglas A. Skoog, Donald M. West et F. James Holler, Chimie analytique, De Boeck Supérieur, 3 avril 1997, 996 p. (ISBN 978-2-8041-2114-3, lire en ligne)
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- ↑ (en) P. Kanchana, A. Elakkina Kumaran, Y. Hayakawa et C. Sekar, « Effect of divalent metal ion impurities (Ba2+, Ca2+ and Mg2+) on the growth, structural and physical properties of KAP crystals », Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 103, 2013, p. 187–192 (DOI 10.1016/j.saa.2012.10.051, lire en ligne, consulté le 2 avril 2016)
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« Solution 0,05 M de phtalate acide de potassium. Solution contenant 10,211 g/l de phtalate acide de potassium (C8H5KO4), à 20 °C. (Durée maximale de conservation: 2 mois). pH = 3,999 à 15 °C, 4,003 à 20 °C, 4,008 à 25 °C, 4,015 à 30 °C »
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- ↑ (en) AWWA Staff et Water Research Foundation Staff, Online Monitoring for Drinking Water Utilities, American Water Works Association, 1er juin 2002 (ISBN 978-1-61300-183-7, lire en ligne)
Voir aussi
modifierArticles connexes
modifierComposés structurellement ou chimiquement apparentés :