草酸
[CAS 6153-56-6]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物 >> 无环羧酸
• 产品名称: 草酸
• 英文名: Oxalic acid dihydrate
• 别名: Ethanedionic acid
• 分子式: C₂H₂O₄.2(H₂O)
• 分子量: 126.06
• CAS 登录号: 6153-56-6
• EC 号码: 612-167-2
• 分子行输入简码SMILES: C(=O)(C(=O)O)O.O.O

物理化学性质

• 熔点: 98-102 °C (dec)
• 升华点: 157 °C
• 水溶性: 138 g/L (20 °C)

安全数据

• 危险品标志: GHS05;GHS07;GHS08 危险
• 危害标签: H302+H312-H302-H312-H315-H318-H373
• 防护标签: P260-P264-P264+P265-P270-P280-P301+P317-P302+P352-P305+P354+P338-P317-P319-P321-P330-P332+P317-P362+P364-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
急性毒性	Acute Tox.	4	H312
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	2	H373
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
皮肤腐蚀	Skin Corr.	1A	H314

• 危险品运输编号: UN 1759

chemBlink 化学品故事

草酸二水合物（CAS 6153-56-6）是草酸的结晶水合物，化学式为 H₂C₂O₄·2H₂O，分子量约为 126.07。草酸是结构最简单的二羧酸，而化学式中的两个水分子是晶体组成的一部分，并不是简单附着在表面的水分。这个看起来非常简单的化合物，却能够把定量分析、金属清洗、植物化学以及草酸钙结晶联系在一起。

草酸只有两个碳原子，而且两个碳都属于羧基。它可以分两步失去氢离子，最终形成草酸根 C₂O₄²⁻。草酸根不仅是草酸失去氢离子以后形成的阴离子，它的两个羧酸根部位还能够与许多金属离子发生很强的相互作用。草酸许多看起来完全不同的用途和性质，其实都可以追溯到这一点。

草酸二水合物在经典分析化学中具有悠久的用途。进行容量分析时，经常需要首先得到浓度准确已知的标准溶液。用于直接配制这种溶液的基准物质必须具有足够高的纯度和稳定性，使准确称取的质量能够可靠地换算成物质的量。结晶组成明确的草酸二水合物长期被用于酸碱分析和氧化还原分析中的标准溶液制备或标定。

这里有一个很有意思的地方：含有结晶水并不意味着一种物质一定不能用于精确定量。真正重要的是水合物的组成能否保持明确和稳定。称量草酸二水合物时，两个结晶水必须计入分子量；只要所称取的确实是组成稳定的二水合物，质量仍然可以准确换算成草酸的物质的量。

草酸根还能够与酸性条件下的高锰酸根发生一个经典的氧化还原反应。紫色的高锰酸根被还原，而草酸根被氧化成二氧化碳。简化的离子反应可以写成：

2 MnO₄⁻ + 5 C₂O₄²⁻ + 16 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 10 CO₂ + 8 H₂O

这个反应长期用于分析化学。不过，要得到准确结果，不能只依靠一个配平的化学方程式，实验中的酸度、温度、反应速度和滴定方法都会影响结果。这也是经典定量分析非常强调操作条件的原因。

离开分析实验室以后，草酸与金属离子的作用又产生了另一类用途。草酸根能够与多种金属离子配位，而酸性环境又能够帮助某些金属氧化物溶解。因此，草酸被用于一些清洗、漂白和除锈过程。普通清洗难以去除的铁氧化物污迹，可以通过酸促进溶解，同时利用草酸根与溶出的铁离子发生作用而得到处理。

但是，当草酸根遇到的金属离子变成钙离子时，同样的化学性质却产生了完全不同的结果。草酸钙很难溶于水：

Ca²⁺ + C₂O₄²⁻ → CaC₂O₄↓

这个简单的沉淀反应，把草酸化学同时带进了植物和人体。

草酸盐天然存在于许多植物中。菠菜、大黄、甜菜叶以及其他一些植物可以含有较多草酸盐。植物还会在细胞中形成微小的草酸钙晶体，而且不同植物中的晶体可以呈针状、簇状、棱柱状或者其他形态。这些晶体与植物调节钙以及抵御取食等功能有关；某些植物中的尖锐草酸钙晶体还会在组织受到咀嚼或破坏时产生明显刺激作用。

同一种难溶盐在人类生理中也很重要，因为许多肾结石的主要矿物成分就是草酸钙。人体中的草酸盐一部分来自食物，另一部分由人体代谢产生。当尿液中的钙和草酸盐达到足够高的过饱和程度时，就可能开始形成微小晶核，随后晶体生长和聚集，在适当条件下最终参与形成结石。

这并不意味着吃了含草酸盐的食物就一定会产生肾结石。结石形成受到尿量、钙和草酸盐浓度、柠檬酸盐、酸碱度、饮食、肠道吸收以及个体代谢等许多因素影响。这里真正值得注意的是更基本的化学规律：Ca²⁺ 与草酸根结合以后具有很强的形成难溶固体的倾向。

这种结合甚至可以在草酸盐到达肾脏以前发生。食物中的钙和草酸盐可以在消化道内结合，形成不容易被吸收的草酸钙。因此，饮食中的钙与草酸盐之间并不是简单的“钙越少，含钙结石就一定越少”的关系，而要同时考虑它们在肠道中的相互作用以及最终有多少草酸盐被人体吸收。

草酸二水合物因此具有一种很有意思的双重身份。在分析实验室里，它组成明确的晶体可以被准确称量，使化学家能够从质量精确计算物质的量；进入天然体系以后，同一个小小的草酸根却能够牢牢结合金属离子，并形成真正的矿物晶体。

这种反差非常鲜明。化学家可以在天平上仔细称量无色的草酸二水合物晶体；植物可以在自己的细胞中制造草酸钙晶体；人体尿液中的草酸钙也可能逐渐形成结石。这些现象表面上几乎毫无关系，背后却都是同一个只有两个碳原子的草酸体系。

草酸二水合物因此很好地展示了基础化学规律怎样从实验室一直延伸到生命世界。酸碱平衡决定草酸以什么离子形式存在，氧化还原反应使它能够与高锰酸根反应，配位作用使它能够结合金属，而溶解度平衡又决定钙和草酸根什么时候从溶液中变成固体。

只需要两个碳原子，就足以把一个滴定瓶、一块铁锈、一片菠菜叶和一颗草酸钙结石连接在同一个化学故事里。

References

1. PubChem. Oxalic Acid Dihydrate, CID 61373, CAS 6153-56-6. 分子式、分子量、物质识别、性质及生物学资料。

2. Royal Society of Chemistry Education. Prepare oxalic acid as a primary standard. 草酸二水合物作为容量分析基准物质的教学资料。

3. Fowler, R. M.; Bright, H. A. (1935). "Standardization of Permanganate Solutions with Sodium Oxalate." Journal of Research of the National Bureau of Standards, 15, 493-500.

4. 有关植物形成草酸钙晶体及其生物学功能的公开植物学研究资料。

5. 有关草酸钙结晶及肾结石形成的公开临床和生物化学研究资料。

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