ОКСАЛАТ КАЛЬЦІЮ (CAC2O4): ВЛАСТИВОСТІ, СТРУКТУРА, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025

Оксалату кальцію є органічна сполука , що складається з елементів вуглецю (C), кисень (О) і кальцію (Са). Його хімічна формула - CaC ₂ O ₄ . Він, як правило, зустрічається у трьох його гідратних формах: моно-, ді- та тригідрат. Тобто з однією, двома або трьома молекулами води відповідно у її кристалічній структурі.

Оксалат кальцію міститься в мінералах, рослинах, грибах та інших живих істотах, таких як ссавці і навіть у людини, як наслідок метаболізму деяких білків. Його можна знайти в сечі людини та деяких тварин.

Кристали оксалату кальцію CaC ₂ O ₄ у зразку сечі, що спостерігається під мікроскопом. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Деякі продукти, такі як шпинат, ревінь, соя та шоколад, містять багато оксалатів, і коли їх вживають чутливі люди, камені оксалату кальцію можуть утворюватись у їхніх нирках.

Появу каменів CaC ₂ O ₄ у нирках можна уникнути, вживаючи багато рідини, особливо води, уникаючи їжі з високим вмістом оксалатів та вживаючи в їжу багаті кальцієм та магнієм.

Оксалат кальцію утворює небажані накипи в трубах і цистернах в таких процесах, як виробництво целюлози та паперу, а також на пивоварних заводах.

Будова

Оксалат кальцію утворюється іоном кальцію Са ²⁺ та оксалат-іоном C ₂ O ₄ ^2- . Оксалатний аніон складається з двох атомів вуглецю та чотирьох атомів кисню. Негативні заряди оксалатного аніона виявляються на атомах кисню.

Хімічна структура оксалату кальцію. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Оксалат кальцію
• Кальцієва сіль оксалової кислоти
• Кальцієва сіль етандіолової кислоти

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне, біле, жовте або коричневе кристалічне тверде речовина, яке може бути в трьох різних гідратних формах.

Молекулярна маса

128,1 г / моль

Точка плавлення

Моногідрат оксалату кальцію розкладається при 200 ° С.

Питома вага

Моногідрат CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 г / см ³

Дигідрат CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O = 1,94 г / см ³

Тригідрат CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O = 1,87 г / см ³

Розчинність

Майже нерозчинна у воді: 0,00061 г / 100 г води при 20 ° С. Моногідрат розчиняється у розведеній кислоті.

рН

Водні розчини оксалату кальцію слабо основні.

Хімічні властивості

Оксалат кальцію - це кальцієва сіль щавлевої кислоти. Це природний побічний продукт метаболізму, тому його дуже багато в організмі людини, і він входить до складу багатьох продуктів харчування.

Оксалова кислота та її кон'югована основа, оксалат, є високоокисленими органічними сполуками, що мають потужну хелатуючу активність, тобто вони легко поєднуються з позитивними іонами із зарядами +2 або +3.

Їх водні розчини слабоосновние , оскільки іон оксалату має тенденцію брати H ⁺ протони з води, який випускає ОН ^- іони . Після прийому двох протонів Н ⁺ оксалатний іон стає щавлевою кислотою H ₂ C ₂ O ₄ :

C ₂ O ₄ ^2- + H ₂ O → HC ₂ O ₄ ^- + OH ^-

HC ₂ O ₄ ^- + H ₂ O → H ₂ C ₂ O ₄ + OH ^-

Присутність у природі

У мінералах

Оксалат кальцію є найпоширенішим оксалатом і надходить у вигляді мінералів WHwellite, weddellite та caoxite.

Веруеліт - моногідрат CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O і є найбільш стійкою із форм цієї сполуки.

Мінеральна порода вауелліту. Роб Лавінський, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Ведделіт - це дигідрат CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O і менш стійкий, ніж моногідрат.

Веделітні мінеральні кристали. Леон Хуперіхс / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Каоксит - це тригідрат оксалату кальцію CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

У рослин і грибів

Оксалат кальцію виявляється пов’язаним із сухими ґрунтами та листям, також із хвороботворними грибами, вільним, у симбіозі чи пов’язаним із рослинами. В останньому кристали утворюються осадженням кальцію у вигляді його оксалату.

Утворення CaC ₂ O ₄ грибами має важливий вплив на біологічні та геохімічні процеси ґрунтів, оскільки він є резервом кальцію для екосистеми.

Присутність в організмі людини та ссавців

Оксалат бере свій початок у печінці, еритроцитах або еритроцитах, меншою мірою - у нирках. Він утворюється в результаті метаболізму амінокислот (таких як фенілаланін та триптофан) та шляхом окислення гліоксальдіалдегіду.

Також вітамін С може бути перетворений в оксалат при виконанні його антиоксидантної функції.

Оксалат кальцію міститься в каміннях, які утворюються в нирках людей або тварин із захворюваннями нирок.

Так звані камені або камені оксалату кальцію утворюються при кристалізації або агрегації CaC ₂ O ₄ в сечі, перенасиченій кальцієм і оксалатом. Це означає, що в сечі міститься стільки кальцію та оксалату, що неможливо, щоб зазначена сполука залишалася розчиненою, а скоріше осаджувалася або ставала твердою у вигляді кристалів.

У людей

Утворення зерна або каменів у нирках - це захворювання, яке називається нефролітіазом; він атакує приблизно 10% населення, і близько 75% цих каменів складаються з оксалату кальцію CaC ₂ O ₄ .

Оксалат кальцію може утворювати камені в нирках. Автор: VSRao. Джерело: Pixabay.

Утворення і зростання кристалів оксалату кальцію в нирці відбувається тому, що у деяких людей сеча перенасичена цією сіллю. Оксалат кальцію розвивається в кислому сечі при рН менше 6,0.

Перенасичення відбувається, коли виділення або виведення цієї солі (яка дуже погано розчиняється у воді) з сечею відбувається в невеликому обсязі води.

Фактори, що впливають на появу каменів у нирках

Серед факторів, що сприяють утворенню кальцію оксалатної крупи, є надлишок кальцію в сечі або гіперкальциурія, надлишок оксалату в сечі або гіпероксалурія, елементи, отримані з раціону, і відсутність інгібіторів.

Надлишок оксалату може виникнути, коли вживається велика кількість шпинату, ревеню, сої, горіхів та шоколаду, серед інших продуктів.

Шоколад може бути джерелом оксалату кальцію і сприяти появі каменів у нирках. Автор: Олександр Штейн. Джерело: Pixabay.

Однак є речовини, які гальмують або запобігають виникненню каменів. Серед сполук, що перешкоджають утворенню каменю, є невеликі молекули, такі як цитрат і пірофосфат, і великі молекули, такі як глікопротеїни та протеоглікани.

Способи уникнути утворення каменів оксалату кальцію

Хороша стратегія запобігання рецидиву каменю оксилату або оксалату кальцію включає збільшення споживання рідини, збільшення споживання продуктів, багатих кальцієм (таких як молочні продукти) та обмеження столової солі (NaCl), тваринного білка і продукти, багаті оксалатом.

У тварин

З початку 2000 року в сечовидільній системі котів і собак спостерігається збільшення каменів оксалатів кальцію. Здається, що це залежить від типу дієти, яку ці тварини їдять і пов'язаної з кислотністю сечі та магнієвою кислотою (Mg).

Камені кальцію оксалатні, виявлені в сечовому міхурі собаки. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Джерело: Wikimedia Commons.

Реакція організму на надлишок оксалату

Є дані, що і люди, і тварини реагують на надлишковий оксалат, збільшуючи кількість бактерій, які можуть погіршити оксалат.

Деякі з цих бактерій - Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis та Bacillus sp. , серед іншого, і природним чином присутні в кишечнику.

Програми

За даними джерел, що консультуються, оксалат кальцію використовується в покритті кераміки.

Він був використаний для покриття вапнякових скульптур та інших художніх елементів, і було встановлено, що це покращує твердість матеріалу, зменшує його пористість та підвищує його стійкість до кислот та лугів.

Для їх збереження Італія експериментувала з покриттям музейних вапнякових предметів оксалатом кальцію. Автор: Джерело: Моні Квайл. Піксабай.

Проблеми в деяких процесах

У целюлозно-паперовій промисловості оксалат кальцію може утворювати накипи, що спричиняє багато проблем у процесі.

Для запобігання його утворення в протоках або трубах промислових процесів запропоновано ферментативну деградацію щавлевої кислоти за допомогою ферментів, таких як оксалатна оксидаза.

Він також має тенденцію до накопичення, як камінь, у контейнерах, де виготовляється пиво, звідки його необхідно усунути, щоб уникнути утворення мікроорганізмів, які можуть надати напою неприємний смак.

Ризики

У високих концентраціях оксалат може спричинити смерть у тварин і зрідка у людини, головним чином через його корозійну дію.

Нагромадження оксалату та його кон'югованої кислоти, щавлевої кислоти, може спричинити такі порушення, як порушення роботи серця, камені оксалату кальцію, ниркова недостатність і навіть смерть від токсичності.

Список літератури

1. Глазауер, СМ та ін. (2013). Метали та металоїди, перетворення мікроорганізмами. Оксалати. У довідковому модулі з систем Землі та наук про навколишнє середовище. Відновлено з sciencedirect.com.
2. Бауман, Дж. М. та Казелла, Р. (2019). Профілактика нефролітіазу кальцію: вплив діурезу на кристалізацію оксалату кальцію в сечі. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA та Confer, AW (2017). Сечовидільна система. Оксалат кальцію. З патологічних основ ветеринарної хвороби (шосте видання). Відновлено з sciencedirect.com.
4. Хуан, Ю. ер. (2019). Tge Поводження з оксалатом в tge Тіло і tge Походження оксалату в каменях оксалату кальцію. Urol Int, 2019, 5 грудня: 1-10. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. та ін. (2002). Біотехнологія в целюлозно-паперовій промисловості. Прогрес у галузі біотехнології. Відновлено з sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ та Pevzner, M. (2007). Нефролітіаз. Кальцієві камені. У Клінічному посібнику урології в Пенні. Відновлено з sciencedirect.com.
7. Вустер, Е. М. (1994). Інгібітори росту кристалів оксалату сечі в сечі. J Am Soc Nephrol 1994 листопада; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Відновлено з jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA та Goldfarb, DS (2006). Стратегії запобігання каменів оксалату кальцію. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
9. Національна медична бібліотека США. (2019). Оксалат кальцію. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB та ін. (2015). Мікроорганізми, що руйнують оксалат, або ферменти, що руйнують оксалати: яка майбутня терапія для ферментативного розчинення кальцій-оксалатних сечолітів при рецидивуючій кам’яній хворобі? Сечокам’яна хвороба, 2016 лют; 44 (1): 27-32. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
11. Голами, РП та ін. (2016). Зниження екскреції оксалату з сечею для зниження кам’яної хвороби оксалату кальцію. Сечокам’яна хвороба. 2016 лютий; 44 (1); 27-32. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Оксалат кальцію: поверхнева обробка вапняку. Журнал консервації та музеєзнавства 4, с. 6-10. Відновлено з jcms-journal.com.
13. Вікімедія (2019). Оксалат кальцію. Відновлено з сайту en.wikipedia.org