ОКСАЛАТ КАЛЬЦИЯ (CAC2O4): СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, ПРИМЕНЕНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ - 2026

Оксалата кальция представляет собой органическое соединение , состоящее из элементов углерода (C), кислород (О) и кальция (Са). Его химическая формула - CaC ₂ O ₄ . Обычно он присутствует в трех гидратированных формах: моно-, ди- и тригидрат. То есть с одной, двумя или тремя молекулами воды соответственно в своей кристаллической структуре.

Оксалат кальция содержится в минералах, растениях, грибах и других живых существах, таких как млекопитающие, и даже в организме человека как следствие метаболизма некоторых белков. Его можно найти в моче человека и некоторых животных.

Кристаллы оксалата кальция CaC ₂ O ₄ в образце мочи наблюдаются под микроскопом. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Источник: Wikimedia Commons.

Некоторые продукты, такие как шпинат, ревень, соя и шоколад, содержат много оксалатов, и когда чувствительные люди едят их, в их почках могут образовываться камни оксалата кальция.

Вы можете избежать появления камней CaC ₂ O ₄ в почках, употребляя много жидкости, особенно воды, избегая продуктов с высоким содержанием оксалатов и употребляя продукты, богатые кальцием и магнием.

Оксалат кальция образует нежелательные накипи в трубах и резервуарах в таких процессах, как производство целлюлозы и бумаги, а также на пивоваренных заводах.

Структура

Оксалат кальция образуется ионом кальция Ca ²⁺ и ионом оксалата C ₂ O ₄ ^2- . Оксалат-анион состоит из двух атомов углерода и четырех атомов кислорода. Отрицательные заряды оксалат-аниона находятся на атомах кислорода.

Химическая структура оксалата кальция. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Оксалат кальция
• Кальциевая соль щавелевой кислоты
• Кальциевая соль этандиовой кислоты

Свойства

Физическое состояние

Бесцветное, белое, желтое или коричневое кристаллическое твердое вещество, которое может быть в трех различных гидратированных формах.

Молекулярный вес

128,1 г / моль

Температура плавления

Моногидрат оксалата кальция разлагается при 200 ° C.

Конкретный вес

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

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

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

Растворимость

Практически не растворим в воде: 0,00061 г / 100 г воды при 20 ° C. Моногидрат растворяется в разбавленной кислоте.

pH

Водные растворы оксалата кальция слабоосновные.

Химические свойства

Оксалат кальция - это кальциевая соль щавелевой кислоты. Это естественный побочный продукт метаболизма, поэтому его очень много в организме человека, и он входит в состав многих продуктов.

Щавелевая кислота и сопряженное с ней основание, оксалат, представляют собой сильно окисленные органические соединения, обладающие мощной хелатирующей активностью, то есть они могут легко соединяться с положительными ионами с зарядами +2 или +3.

Их водные растворы слабоосновны, потому что оксалат-ион имеет тенденцию забирать протоны H ⁺ из воды, которая выделяет ионы OH ^- . После взятия двух протонов H ⁺ ион оксалата становится щавелевой кислотой H ₂ C ₂ O ₄ :

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

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

Присутствие в природе

В минералах

Оксалат кальция является наиболее распространенным оксалатом и поступает в виде минералов уэвеллита, ведделлита и каоксита.

Уевеллит представляет собой моногидрат CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O и является наиболее стабильной из форм этого соединения.

Минеральная порода уевеллит. Роб Лавинский, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Источник: Wikimedia Commons.

Ведделлит представляет собой дигидрат CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O и менее стабилен, чем моногидрат.

Минеральные кристаллы ведделита. Леон Хупперихс / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Источник: Wikimedia Commons.

Каоксит представляет собой тригидрат оксалата кальция CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

В растениях и грибах

Оксалат кальция обнаруживается в сухих почвах и листьях, а также в патогенных грибах, в свободном виде, в симбиозе или в сочетании с растениями. В последнем кристаллы образуются путем осаждения кальция в виде его оксалата.

Образование грибами CaC ₂ O ₄ оказывает важное влияние на биологические и геохимические процессы в почвах, поскольку представляет собой запас кальция для экосистемы.

Наличие в организме человека и млекопитающих

Оксалат образуется в печени, красных кровяных тельцах или эритроцитах и, в меньшей степени, в почках. Он образуется в результате метаболизма аминокислот (таких как фенилаланин и триптофан) и окисления диальдегида глиоксаля.

Также витамин С может превращаться в оксалат при выполнении своей антиоксидантной функции.

Оксалат кальция содержится в камнях, которые образуются в почках людей или животных с заболеванием почек.

Так называемые камни или камни из оксалата кальция образуются в результате кристаллизации или агрегации CaC ₂ O ₄ в моче, перенасыщенной кальцием и оксалатом. Это означает, что моча содержит настолько много кальция и оксалата, что это соединение не может оставаться растворенным, а скорее выпадет в осадок или станет твердым в форме кристаллов.

В людях

Образование песка или камней в почках - заболевание, называемое нефролитиазом; он атакует примерно 10% населения, и около 75% этих камней состоят из оксалата кальция CaC ₂ O ₄ .

Оксалат кальция может образовывать камни в почках. Автор: VSRao. Источник: Pixabay.

Образование и рост кристаллов оксалата кальция в почках происходит потому, что у некоторых людей моча перенасыщена этой солью. Оксалат кальция образуется в кислой моче при pH менее 6,0.

Перенасыщение происходит, когда выведение или выведение этой соли (которая очень плохо растворяется в воде) с мочой происходит в небольшом объеме воды.

Факторы, влияющие на появление камней в почках

К факторам, способствующим образованию песчинок оксалата кальция, относятся избыток кальция в моче или гиперкальциурия, избыток оксалата в моче или гипероксалурия, элементы, полученные с пищей, и отсутствие ингибиторов.

Избыток оксалата может возникнуть при употреблении большого количества шпината, ревеня, сои, орехов и шоколада, а также других продуктов.

Шоколад может быть источником оксалата кальция и способствовать появлению камней в почках. Автор: Александр Штейн. Источник: Pixabay.

Однако есть вещества, которые подавляют или предотвращают образование камней. Среди соединений, предотвращающих образование камней, есть небольшие молекулы, такие как цитрат и пирофосфат, и большие молекулы, такие как гликопротеины и протеогликаны.

Способы избежать образования камней из оксалата кальция

Хорошая стратегия предотвращения повторного появления песка или камней из оксалата кальция включает увеличение потребления жидкости, увеличение потребления продуктов, богатых кальцием (например, молочных продуктов), и ограничение поваренной соли (NaCl), животного белка. и продукты, богатые оксалатами.

У животных

С начала 2000 года в мочевыделительной системе кошек и собак наблюдается увеличение количества камней из оксалата кальция. Похоже, что это зависит от типа диеты, которую едят эти животные, и связано с кислотностью мочи и дефицитом магния (Mg).

Камни оксалата кальция, обнаруженные в мочевом пузыре собаки. Джоэл Миллс / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Источник: Wikimedia Commons.

Реакция организма на избыток оксалатов

Есть свидетельства того, что и люди, и животные реагируют на избыток оксалата увеличением количества бактерий, которые могут расщеплять оксалат.

Некоторые из этих бактерий - Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis и Bacillus sp. , среди прочего, и естественным образом присутствуют в кишечнике.

Приложения

Согласно исследованным источникам, оксалат кальция используется для покрытия керамики.

Он использовался для покрытия известняковых скульптур и других художественных элементов, и было обнаружено, что он улучшает твердость материала, снижает его пористость и увеличивает его устойчивость к кислотам и щелочам.

Италия экспериментировала с покрытием музейных предметов из известняка оксалатом кальция, чтобы сохранить их. Автор: Источник: Мони Куэйл. Pixabay.

Проблемы в некоторых процессах

В целлюлозно-бумажной промышленности оксалат кальция может образовывать накипь, которая вызывает множество проблем в процессе.

Чтобы предотвратить ее образование в каналах или трубах промышленных процессов, было предложено ферментативное разложение щавелевой кислоты с помощью ферментов, таких как оксалатоксидаза.

Он также имеет тенденцию накапливаться, как камень, в емкостях, где производится пиво, откуда его необходимо удалить, чтобы избежать образования микроорганизмов, которые могут придать напитку неприятный вкус.

риски

В высоких концентрациях оксалат может вызвать смерть животных, а иногда и человека, в основном из-за его коррозионного воздействия.

Накопление оксалата и его конъюгированной кислоты, щавелевой кислоты, может вызывать такие расстройства, как сердечная недостаточность, камни оксалата кальция, почечная недостаточность и даже смерть от токсического действия.

Ссылки

1. Glasauer, SM et al. (2013). Металлы и металлоиды, трансформация микроорганизмами. Оксалаты. В справочном модуле по системам Земли и наукам об окружающей среде. Восстановлено с sciencedirect.com.
2. Бауманн, Дж. М. и Казелла, Р. (2019). Профилактика кальциевого нефролитиаза: влияние диуреза на кристаллизацию оксалата кальция в моче. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Получено с ncbi.nlm.nih.gov.
3. Бреширс, Массачусетс, и Конфер, AW (2017). Мочевыделительная система. Кальций оксалата кальция. В патологической основе ветеринарных болезней (шестое издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Хуанг, Й. и др. (2019). Обработка оксалата в теле и происхождение оксалата в камнях оксалата кальция. Urol Int, 2019 дек 5: 1-10. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
5. Нильвебрант, Н.-О. и другие. (2002). Биотехнология в целлюлозно-бумажной промышленности. В процессе биотехнологии. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Пахира, Дж. Дж. И Певзнер, М. (2007). Нефролитиаз. Кальциевые камни. В клиническом руководстве по урологии Пенна. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Вустер, EM (1994). Ингибиторы роста кристаллов оксалата кальция в моче. J Am Soc Nephrol, ноябрь 1994 г .; 5 (5 Прил.1): S46-53). Получено с jasn.asnjournals.org.
8. Финкельштейн, В.А., Гольдфарб, Д.С. (2006). Стратегии предотвращения камней из оксалата кальция. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
9. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Оксалат кальция. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB et al. (2015). Оксалат-разлагающие микроорганизмы или оксалат-разлагающие ферменты: какова будущая терапия ферментативного растворения кальций-оксалатных уролитов при рецидивирующей каменной болезни? Мочекаменная болезнь, фев 2016; 44 (1): 27-32. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016). Снижение экскреции оксалатов с мочой для уменьшения оксалатно-каменной болезни. Мочекаменная болезнь. 2016 Февраль; 44 (1); 27-32. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
12. Цезарь, TM (1998). Оксалат кальция: обработка поверхности известняка. Журнал консервации и музейных исследований 4, стр. 6-10. Получено с jcms-journal.com.
13. Викимедиа (2019). Оксалат кальция. Восстановлено с en.wikipedia.org.