КАЛЦИЕВ ОКСАЛАТ (CAC2O4): СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В оксалат калций е органично съединение, състоящо се от елементите въглерод (С), кислород (О) и калций (Са). Нейната химична формула е CAC ₂ O ₄. Обикновено се среща в трите му хидратирани форми: моно-, ди- и трихидрат. Тоест с една, две или три молекули вода съответно в кристалната си структура.

Калциевият оксалат се намира в минерали, растения, гъбички и други живи същества като бозайници и дори при хора като следствие от метаболизма на някои протеини. Може да се намери в урината на хора и някои животни.

Кристали на калциев оксалат CAC ₂ O ₄ в проба от урина се наблюдават под микроскоп. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Източник: Wikimedia Commons.

Някои храни като спанак, ревен, соя и шоколад съдържат много оксалати и когато чувствителните хора ги ядат, камъните от калциев оксалат могат да се образуват в бъбреците им.

Можете да избегнете появата на CAC ₂ O ₄ камъни в бъбреците и чрез приемането на много течности, особено вода, като се избягват храни с високо съдържание на оксалати и отнема тези, богати на калций и магнезий.

Калциевият оксалат образува нежелани мащаби в тръби и резервоари при процеси като производство на целулоза и хартия, а също и в пивоварни.

структура

Калциевият оксалат се образува от калциевия йон Са ²⁺ и оксалатния йон С ₂ О ₄ ^2-. Оксалатният анион е съставен от два въглеродни атома и четири кислородни атома. Отрицателните заряди на оксалатния анион се намират върху кислородните атоми.

Химична структура на калциев оксалат. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Калциев оксалат
• Калциева сол на оксалова киселина
• Етандиолова киселина калциева сол

Имоти

Физическо състояние

Безцветно, бяло, жълто или кафяво кристално твърдо вещество, което може да бъде в три различни хидратирани форми.

Молекулно тегло

128,1 g / mol

Точка на топене

Калциев оксалат монохидрат се разлага при 200 ° С.

Специфично тегло

Монохидрат CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 гр / см ³

Дихидрат CAC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O = 1,94 гр / см ³

Трихидрат CAC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O = 1.87 гр / см ³

разтворимост

Почти неразтворим във вода: 0,00061 g / 100 g вода при 20 ° C. Монохидратът се разтваря в разредена киселина.

рН

Водните разтвори на калциев оксалат са слабо основни.

Химични свойства

Калциевият оксалат е калциевата сол на оксаловата киселина. Това е естествен страничен продукт на метаболизма, така че той е много изобилен в човешкото тяло и е част от много храни.

Оксаловата киселина и нейната конюгирана основа, оксалат, са силно окислени органични съединения с мощна хелатна активност, тоест те могат лесно да се комбинират с положителни йони с заряди от +2 или +3.

Водните им разтвори са слабо основни, тъй като оксалатният йон има тенденция да поема Н ⁺ протони от водата, което освобождава ОН ^- йони. След приемане на два Н ⁺ протона оксалатният йон става оксалова киселина 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 ^-

Присъствие в природата

В минералите

Калциевият оксалат е най-разпространеният оксалат и се предлага под формата на минералите WHwellite, weddellite и caoxite.

Whewellite е монохидрат CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O и е най-стабилната от формите на това съединение.

Минерална скала Whewellite. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

Weddellite е дихидрат CAC ₂ O _{4 •} 2Н ₂ О и е по-малко стабилен от монохидрат.

Weddelite минерални кристали. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

Caoxite е калциев оксалат трихидрат CAC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

При растения и гъбички

Калциевият оксалат е свързан със сухи почви и листа, също с патогенни гъбички, свободен, в симбиоза или свързан с растения. В последното кристалите се образуват при утаяването на калция под формата на неговия оксалат.

Образуването на CAC ₂ O ₄ от гъбички има важно влияние върху биологичните и геохимични процесите на почви, тъй като тя представлява резерв от калций за екосистемата.

Наличие в човешкото тяло и бозайниците

Оксалатът произхожда в черния дроб, в червените кръвни клетки или еритроцитите и в по-малка степен в бъбреците. Образува се от метаболизма на аминокиселини (като фенилаланин и триптофан) и чрез окисляване на глиоксал диалдехид.

Също така витамин С може да се превърне в оксалат, когато изпълнява антиоксидантната си функция.

Калциевият оксалат се намира в камъни, които се образуват в бъбреците на хора или животни с бъбречно заболяване.

Така наречените оксалат камъни или камъни калциеви се образуват чрез кристализация или агрегиране на CAC ₂ O ₄ в урината свръхнаситен с калций и оксалат. Това означава, че урината съдържа толкова много калций и оксалат, че не е възможно това съединение да остане разтворено, а по-скоро да се утаи или да стане твърдо под формата на кристали.

При хората

Образуването на песъчинки или камъни в бъбреците е заболяване, наречено нефролитиаза; той атакува около 10% от населението и 75% от тези камъни са съставени от калциев оксалат CAC ₂ O ₄.

Калциевият оксалат може да образува камъни в бъбреците. Автор: VSRao. Източник: Pixabay

Образуването и растежа на кристали на калциев оксалат в бъбрека се случват, защото при някои хора урината е пренаситена с тази сол. Калциевият оксалат се развива в кисела урина при рН по-малко от 6,0.

Пренасищането възниква, когато екскрецията или елиминирането на тази сол (която е много слабо разтворима във вода) с урината се случва в малък обем вода.

Фактори, които влияят на появата на камъни в бъбреците

Сред факторите, които благоприятстват образуването на калциев оксалатен песъчинки са излишък от калций в урината или хиперкалциурия, излишък от оксалат в урината или хипероксалурия, елементи, получени от диетата и отсъствие на инхибитори.

Излишъкът от оксалат може да възникне, когато се консумират големи количества спанак, ревен, соя, ядки и шоколад, наред с други храни.

Шоколадът може да бъде източник на калциев оксалат и да насърчи появата на камъни в бъбреците. Автор: Александър Щайн. Източник: Pixabay

Съществуват обаче вещества, които инхибират или предотвратяват появата на камък. Сред съединенията, които предотвратяват образуването на камък, са малки молекули като цитрат и пирофосфат и големи молекули като гликопротеини и протеогликани.

Начини да се избегне образуването на калциеви оксалатни камъни

Една добра стратегия за предотвратяване на рецидивите на камъни с песъчинки или калциев оксалат включва увеличаване на приема на течности, увеличаване на приема на храни, богати на калций (като млечни продукти), и ограничаване на трапезната сол (NaCl), животински протеин и храни, богати на оксалат.

При животни

От началото на 2000 г. се наблюдава увеличение на калциевите оксалатни камъни в пикочната система на котките и кучетата. Изглежда, че това зависи от вида на диетата, която тези животни ядат и има връзка с киселинността на дефицита на урина и магнезий (Mg).

Калциев оксалат камъни, открити в пикочния мехур на кучето. Джоел Милс / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Източник: Wikimedia Commons.

Отговор на тялото на излишния оксалат

Има доказателства, че както хората, така и животните реагират на излишния оксалат чрез увеличаване на броя на бактериите, които могат да разграждат оксалат.

Някои от тези бактерии са Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp., Porphyromonas gingivalis и Bacillus sp., между другото, и естествено присъстват в червата.

Приложения

Според консултираните източници, калциевият оксалат се използва при покритието на керамиката.

Той е използван за покриване на варовикови скулптури и други художествени елементи и е установено, че подобрява твърдостта на материала, намалява порьозността му и повишава устойчивостта му срещу киселини и основи.

Италия експериментира с покриване на музейни варовикови предмети с калциев оксалат, за да ги запази. Автор: Източник: Moni Quayle Pixabay.

Проблеми в някои процеси

В целулозно-хартиената промишленост калциевият оксалат може да образува мащаб, което причинява много проблеми в процеса.

За да се предотврати образуването му в тръбите или тръбите на промишлени процеси, е предложено ензимното разграждане на оксаловата киселина с помощта на ензими като оксалатна оксидаза.

Освен това има тенденция да се натрупва като камък в контейнерите, където се прави бира, откъдето трябва да се елиминира, за да се избегне образуването на микроорганизми, които могат да придадат неприятен вкус на напитката.

Рискове

Във високи концентрации оксалатът може да причини смърт при животни и от време на време при хора, главно поради корозивните му ефекти.

Натрупването на оксалат и неговата конюгирана киселина, оксалова киселина, може да причини нарушения като сърдечна неизправност, калциев оксалатен камък, бъбречна недостатъчност и дори смърт от токсичност.

Препратки

1. Glasauer, SM et al. (2013). Метали и металоиди, трансформация от микроорганизми. Оксалати. В справочен модул в земните системи и науките за околната среда. Възстановени от sciencedirect.com.
2. Baumann, JM и Casella, R. (2019). Превенция на калциевата нефролитиаза: Влиянието на диурезата върху кристализацията на калциев оксалат в урината. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA и Confer, AW (2017). Пикочната система. Калциев оксалат Калкули. В патологичните основи на ветеринарната болест (шесто издание). Възстановени от sciencedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Tge Работа с оксалат в tge Тяло и tge Произход на оксалат в калциев оксалатен камък. Urol Int, 2019 Дек. 5: 1-10. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. и др. (2002 г.). Биотехнологии в целулозно-хартиената промишленост. Напредък в биотехнологиите. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ и Pevzner, M. (2007). Нефролитиаза. Калциеви камъни. В клиничния наръчник по урология в Пен. Възстановени от sciencedirect.com.
7. Уорчестър, Е. М. (1994). Инхибитори на кристалния растеж на калциев оксалат в урината. J Am Soc Nephrol 1994 ноември; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Възстановено от jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA и Goldfarb, DS (2006). Стратегии за предотвратяване на камъни с калциев оксалат. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
9. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Калциев оксалат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB et al. (2015). Разграждащи оксалат микроорганизми или разграждащи оксалати ензими: коя е бъдещата терапия за ензимно разтваряне на калциево-оксалатни уролити при рецидивираща каменна болест? Уролитиаза, 2016 фев; 44 (1): 27-32. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016 г.). Понижаване на екскрецията на оксалат в урината за намаляване на каменната болест на калциев оксалат. Уролитиаза. 2016 февруари; 44 (1); 27-32. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Калциев оксалат: повърхностна обработка на варовик. Списание за опазване и музейни изследвания 4, стр. 6-10. Възстановено от jcms-journal.com.
13. Уикимедия (2019). Калциев оксалат. Възстановено от en.wikipedia.org.