| |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название IUPAC Щавелевая кислота | |||
Систематическое название ИЮПАК Этандиовая кислота | |||
Другие имена Отбеливатель для дерева, Крабовая кислота | |||
Идентификаторы | |||
Количество CAS | |||
3D модель ( JSmol ) | |||
3DMet | |||
Ссылка на Beilstein | 385686 | ||
ЧЭБИ | |||
ЧЭМБЛ | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
ECHA InfoCard | 100.005.123 | ||
Номер ЕС | |||
Ссылка на Гмелин | 2208 | ||
КЕГГ | |||
MeSH | Щавелевая + кислота | ||
PubChem CID | |||
Номер RTECS | |||
UNII | |||
Номер ООН | 3261 | ||
Панель управления CompTox ( EPA) | |||
ИнЧИ
| |||
Улыбки
| |||
Характеристики | |||
Химическая формула | С 2 Н 2 О 4 | ||
Молярная масса | 90,034 г моль -1 (безводный) 126,065 г моль -1 (дигидрат) | ||
Появление | Белые кристаллы | ||
Запах | без запаха | ||
Плотность | 1,90 г см -3 (безводный, при 17 ° C) 1,653 г см -3 (дигидрат) | ||
Температура плавления | От 189 до 191 ° C (от 372 до 376 ° F, от 462 до 464 K) от 101,5 ° C (214,7 ° F, 374,6 K) дигидрат | ||
Растворимость в воде | 90-100 г / л (20 ° С) | ||
Растворимость | 237 г / л (15 ° C) в этаноле 14 г / л (15 ° C) в диэтиловом эфире | ||
Давление газа | lt;0,001 мм рт. Ст. (20 ° C) | ||
Кислотность (p K a) | 1,25, 4,14 | ||
Основание конъюгата | Гидрогеноксалат | ||
Магнитная восприимчивость (χ) | -60,05 10 −6 см 3 / моль | ||
Фармакология | |||
Код ATCvet | QP53AG03 ( ВОЗ ) | ||
Опасности | |||
Основные опасности | разъедающий | ||
Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала | ||
NFPA 704 (огненный алмаз) | 3 1 0 КИСЛОТА | ||
точка возгорания | 166 ° С (331 ° F, 439 К) | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD Lo ( самый низкий опубликованный ) | 1000 мг / кг (собака, перорально) 1400 мг / кг (крыса) 7500 мг / кг (крыса, перорально) | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | TWA 1 мг / м 3 | ||
REL (рекомендуется) | TWA 1 мг / м 3 ST 2 мг / м 3 | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 500 мг / м 3 | ||
Родственные соединения | |||
Родственные соединения | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
N проверить ( что есть ?) YN | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Щавелевая кислота - это органическая кислота с названием этандиовая кислота по ИЮПАК и формулой HO. 2C − CO 2H. Это простейшая дикарбоновая кислота. Это белое кристаллическое твердое вещество, которое образует бесцветный раствор в воде. Его название происходит от того факта, что первые исследователи выделили щавелевую кислоту из цветущих растений рода Oxalis, широко известных как щавель. Это происходит естественным образом во многих продуктах питания, но чрезмерное употребление щавелевой кислоты или продолжительный контакт с кожей могут быть опасными.
Щавелевая кислота имеет гораздо большую кислотную силу, чем уксусная кислота. Это восстанавливающий агент и его конъюгированная основа, известная как оксалат ( C 2О2- 4), является хелатирующим агентом для катионов металлов. Обычно щавелевая кислота встречается в виде дигидрата с формулой C 2ЧАС 2О 4 2H 2 O.
Получение солей щавелевой кислоты (крабовой кислоты) из растений было известно, по крайней мере, с 1745 года, когда голландский ботаник и врач Герман Бурхааве выделил соль из древесного щавеля. К 1773 году Франсуа Пьер Савари из Фрибурга, Швейцария, выделил щавелевую кислоту из ее соли в щавеле.
В 1776 году шведские химики Карл Вильгельм Шееле и Торберн Улоф Бергман получили щавелевую кислоту путем реакции сахара с концентрированной азотной кислотой ; Шееле назвал кислоту, образовавшуюся в результате socker-syra или såcker-syra (сахарная кислота). К 1784 году Шееле показал, что «сахарная кислота» и щавелевая кислота из природных источников идентичны.
В 1824 году немецкий химик Фридрих Велер получил щавелевую кислоту путем реакции цианогена с аммиаком в водном растворе. Этот эксперимент может представлять собой первый синтез натурального продукта.
Щавелевая кислота в основном производится окислением углеводов или глюкозы с использованием азотной кислоты или воздуха в присутствии пятиокиси ванадия. Можно использовать различные предшественники, включая гликолевую кислоту и этиленгликоль. Более новый метод влечет за собой окислительное карбонилирование из спиртов с получением указанных в диэфирах щавелевой кислоты:
4 ROH + 4 CO + O 2 → 2 (CO 2 R) 2 + 2 H 2 OЭти сложные диэфиры впоследствии гидролизуют до щавелевой кислоты. Ежегодно производится около 120 000 тонн.
Исторически щавелевая кислота была получена исключительно с помощью каустических добавок, таких как гидроксид натрия или калия, на опилках. Пиролиз формиата натрия (в конечном итоге получаемого из монооксида углерода) приводит к образованию оксалата натрия, который легко превращается в щавелевую кислоту.
Хотя ее можно легко купить, щавелевую кислоту можно получить в лаборатории путем окисления сахарозы с использованием азотной кислоты в присутствии небольшого количества пентоксида ванадия в качестве катализатора.
Гидратированное твердое вещество может быть обезвожено нагреванием или азеотропной перегонкой.
Разработанная в Нидерландах, электрокатализ с помощью медного комплекса помогает снизить двуокиси углерода к щавелевой кислоте; в этой конверсии в качестве сырья для производства щавелевой кислоты используется диоксид углерода.
Безводная щавелевая кислота существует в виде двух полиморфов ; в одном случае водородные связи приводят к образованию цепочечной структуры, тогда как рисунок водородных связей в другой форме определяет структуру в виде листов. Поскольку безводный материал является одновременно кислым и гидрофильным (водоотталкивающим), его используют при этерификации.
Щавелевая кислота относительно сильна по отношению к карбоновой кислоте :
C 2 O 4 H 2 ⇌ C 2 O 4 H - + H + | р К а = 1,27 | |
C 2 O 4 H - ⇌ C 2О2- 4+ H + | р К а = 4,27 |
Щавелевая кислота претерпевает многие реакции, характерные для других карбоновых кислот. Он образует сложные эфиры, такие как диметилоксалат ( т.пл. от 52,5 до 53,5 ° C (от 126,5 до 128,3 ° F)). Он образует хлорангидрид, называемый оксалилхлоридом.
Оксалат, конъюгированная основа щавелевой кислоты, является отличным лигандом для ионов металлов, например лекарственного средства оксалиплатина.
Щавелевая кислота и оксалаты могут окисляться перманганатом в автокаталитической реакции.
Значения p K a щавелевой кислоты варьируются в литературных источниках от 1,25–1,46 и 3,81–4,40. 100-е издание CRC, выпущенное в 2019 году, имеет значения 1,25 и 3,81.
Существует по крайней мере два пути опосредованного ферментами образования оксалата. В одном из путей оксалоацетат, компонент цикла лимонной кислоты Кребса, гидролизуется до оксалата и уксусной кислоты ферментом оксалоацетазой :
[O 2 CC (O) CH 2 CO 2 ] 2− + H 2 O → C 2О2- 4+ CH 3CO- 2+ H +Он также возникает в результате дегидрирования гликолевой кислоты, которая образуется в результате метаболизма этиленгликоля.
Оксалат кальция - самый распространенный компонент камней в почках. Ранние исследователи выделили щавелевую кислоту из щавеля ( Oxalis). Члены шпината семьи и крестоцветные ( капуста, брокколи, брюссельская капуста ) с высоким содержанием оксалатов, как и щавель и зонтичные, как петрушка. Листья ревеня содержат около 0,5% щавелевой кислоты, а амвон ( Arisaema triphyllum ) содержит кристаллы оксалата кальция. Точно так же лиана Вирджиния, обычная декоративная лоза, производит щавелевую кислоту в своих ягодах, а также кристаллы оксалата в соке в форме рафидов. Бактерии производят оксалаты в результате окисления углеводов.
Растения рода Fenestraria производят оптические волокна из кристаллической щавелевой кислоты для передачи света в подземные участки фотосинтеза.
Карамбола, также известная как карамболь, также содержит щавелевую кислоту вместе с карамбоксином. Сок цитрусовых содержит небольшое количество щавелевой кислоты. Цитрусовые, произведенные в органическом сельском хозяйстве, содержат меньше щавелевой кислоты, чем те, которые производятся в традиционном сельском хозяйстве.
Было высказано предположение, что образование естественной патины из оксалата кальция на некоторых известняковых и мраморных статуях и памятниках вызвано химической реакцией карбонатного камня с щавелевой кислотой, выделяемой лишайником или другими микроорганизмами.
Многие виды почвенных грибов выделяют щавелевую кислоту, что приводит к большей растворимости катионов металлов, увеличению доступности определенных питательных веществ в почве и может привести к образованию кристаллов оксалата кальция.
Окисленный битум или битум, подвергнутый воздействию гамма-лучей, также содержит щавелевую кислоту среди продуктов разложения. Щавелевая кислота может увеличить выщелачивание радионуклидов, содержащихся в битуме для захоронения радиоактивных отходов.
Сопряженное основание щавелевой кислоты является hydrogenoxalate аниона, и его сопряженное основание ( оксалат ) является конкурентным ингибитором из лактатдегидрогеназы (ЛДГ) фермента. ЛДГ катализирует превращение пирувата в молочную кислоту (конечный продукт ферментационного (анаэробного) процесса), одновременно окисляя кофермент НАДН до НАД + и Н +. Восстановление уровня НАД + необходимо для продолжения анаэробного энергетического метаболизма за счет гликолиза. Поскольку раковые клетки преимущественно используют анаэробный метаболизм (см. Эффект Варбурга ), было показано, что ингибирование ЛДГ подавляет образование и рост опухоли, что представляет собой интересный потенциальный курс лечения рака.
Около 25% производимой щавелевой кислоты будет использоваться в качестве протравы в процессах окрашивания. Он также используется в отбеливателях, особенно для балансовой древесины, для удаления ржавчины и других чистящих средств, в разрыхлителях и в качестве третьего реагента в приборах для анализа кремнезема.
Основные области применения щавелевой кислоты включают очистку или отбеливание, особенно для удаления ржавчины (комплексообразователь железа). Его полезность в средствах для удаления ржавчины обусловлена образованием стабильной водорастворимой соли с ионами трехвалентного железа и ферриоксалата. Чистящее средство Zud содержит щавелевую кислоту.
Щавелевая кислота также широко используется в качестве отбеливателя для древесины, чаще всего в ее кристаллической форме для смешивания с водой до надлежащего разбавления для использования.
Щавелевая кислота - важный реагент в химии лантаноидов. Гидратированные оксалаты лантаноидов легко образуются в очень сильнокислых растворах в плотно кристаллической, легко фильтруемой форме, в значительной степени свободной от примесей нелантаноидных элементов. Термическое разложение этих оксалатов дает оксиды, которые являются наиболее часто продаваемой формой этих элементов.
Щавелевая кислота используются некоторыми пчеловоды как майтицид против паразитической Varroa клеща.
Щавелевая кислота используется для очистки минералов.
Щавелевая кислота иногда используется в процессе анодирования алюминия с серной кислотой или без нее. По сравнению с анодированием серной кислотой полученные покрытия тоньше и имеют меньшую шероховатость поверхности.
Щавелевая кислота входит в состав некоторых средств для отбеливания зубов.
Овощной | Щавелевая кислота (г / 100 г) |
---|---|
Амарант | 1.09 |
Спаржа | 0,13 |
Фасоль, оснастка | 0,36 |
Листья свеклы | 0,61 |
Свекла | 0,06 |
Брокколи | 0,19 |
брюссельская капуста | 0,02 |
Капуста | 0,10 |
Морковь | 0,50 |
Маниока | 1,26 |
Цветная капуста | 0,15 |
Сельдерей | 0,19 |
Цикорий | 0,2 |
Чеснок | 1,48 |
Колларды | 0,45 |
Кориандр | 0,01 |
Кукуруза сладкая | 0,01 |
Огурец | 0,02 |
Баклажан | 0,19 |
Эндивий | 0,11 |
Чеснок | 0,36 |
Капуста | 0,02 |
Латук | 0,33 |
Бамия | 0,05 |
Лук | 0,05 |
Петрушка | 1,70 |
Пастернак | 0,04 |
Горох | 0,05 |
болгарский перец | 0,04 |
Картошка | 0,05 |
Портулак | 1,31 |
Редис | 0,48 |
Листья ревеня | 0,52 |
Брюква | 0,03 |
Шпинат | 0,97 (колеблется от 0,65 до 1,3 грамма на 100 граммов в пересчете на свежий вес) |
Давить | 0,02 |
Сладкая картошка | 0,24 |
Швейцарский мангольд, зеленый | 0,96 |
Помидор | 0,05 |
Репа | 0,21 |
Зелень репы | 0,05 |
Кресс-салат | 0,31 |
Щавелевая кислота в концентрированной форме может оказывать вредное воздействие при контакте и проглатывании. Он не считается мутагенным или канцерогенным, хотя есть исследования, предполагающие, что он может вызывать рак груди; возможен риск врожденного порока развития у плода; может быть вредным, если вдыхается, и чрезвычайно разрушительное воздействие на ткани из слизистых оболочек и верхних дыхательных путей ; вред при проглатывании; вреден и разрушает ткани и вызывает ожоги при попадании через кожу или попадании в глаза. Симптомы и эффекты включают жжение, кашель, одышку, ларингит, одышка, спазм, воспаление и отек в гортани, воспаление и отек бронхов, пневмонит, отек легких.
У людей введенная внутрь щавелевая кислота имеет пероральную LD Lo (самая низкая опубликованная летальная доза) 600 мг / кг. Сообщалось, что смертельная пероральная доза составляет от 15 до 30 граммов. Токсичность щавелевой кислоты возникает из-за почечной недостаточности, вызванной осаждением твердого оксалата кальция.
Оксалат может проникать в клетки, вызывающие митохондриальную дисфункцию.
Проглатывание этиленгликоля приводит к образованию щавелевой кислоты в качестве метаболита, который также может вызвать острую почечную недостаточность.
Подавляющее большинство камней в почках, 76%, состоят из кальциевой соли щавелевой кислоты. Щавелевая кислота также может вызывать боль в суставах из- за образования подобных осадков в суставах. Гидроксид кальция ( гашеная известь) снижает содержание оксалатов в моче как у людей, так и у крыс. Употребление как продуктов, содержащих кальций, таких как молоко, с продуктами с высоким содержанием щавелевой кислоты, вызывает образование оксалата кальция в желудке, который не всасывается в организм.
От 1% до 15% людей во всем мире в какой-то момент своей жизни страдают от камней в почках. В 2015 году они стали причиной смерти около 16 000 человек во всем мире.
^ a Если не указано иное, все измерения основаны на массе сырых овощей с исходным содержанием влаги.