OXALÁT VÁPENATÝ (CAC2O4): VLASTNOSTI, STRUKTURA, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025

Oxalát vápenatý je organická sloučenina skládající se z prvků uhlíku (C), kyslík (O) a vápník (Ca). Jeho chemický vzorec je CaC ₂ O ₄. Obecně se vyskytuje ve třech hydratovaných formách: mono-, di- a trihydrát. To znamená s jednou, dvěma nebo třemi molekulami vody v krystalické struktuře.

Oxalát vápenatý se nachází v minerálech, rostlinách, houbách a dalších živých bytostech, jako jsou savci, a dokonce iu lidí v důsledku metabolismu některých bílkovin. Nachází se v moči lidí a některých zvířat.

Krystaly šťavelan vápenatý CAC ₂ O ₄ ve vzorku moči pozorovány pod mikroskopem. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Některá jídla, jako je špenát, rebarbora, sója a čokoláda, obsahují hodně oxalátů, a když je sníží citliví lidé, mohou se v ledvinách tvořit kameny oxalátu vápenatého.

Můžete se zabránilo vzniku CaC ₂ O ₄ kameny v ledvinách požitím hodně tekutin, zejména vody, aby se zabránilo potravin s vysokým obsahem oxalátů a konzumovat ty bohaté na vápník a hořčík.

Oxalát vápenatý tvoří nežádoucí měřítko v trubkách a nádržích při procesech, jako je výroba buničiny a papíru, a také v pivovarech.

Struktura

Oxalát vápenatý je tvořen vápenatých iontů Ca ²⁺ a oxalátu iontů C ₂ O ₄ ^2-. Oxalátový anion je tvořen dvěma atomy uhlíku a čtyřmi atomy kyslíku. Záporné náboje oxalátového aniontu se nacházejí na atomech kyslíku.

Chemická struktura oxalátu vápenatého. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Oxalát vápenatý
• Vápenatá sůl kyseliny šťavelové
• Vápenatá sůl kyseliny ethandiové

Vlastnosti

Fyzický stav

Bezbarvá, bílá, žlutá nebo hnědá krystalická pevná látka, která může být ve třech různých hydratovaných formách.

Molekulární váha

128,1 g / mol

Bod tání

Monohydrát oxalátu vápenatého se při 200 ° C rozkládá.

Měrná hmotnost

Monohydrát CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 g / cm ³

Dihydrát CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O = 1,94 g / cm ³

Trihydrát CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O = 1,87 g / cm ³

Rozpustnost

Téměř nerozpustný ve vodě: 0,00061 g / 100 g vody při 20 ° C. Monohydrát se rozpustí ve zředěné kyselině.

pH

Vodné roztoky oxalátu vápenatého jsou slabě zásadité.

Chemické vlastnosti

Oxalát vápenatý je vápenatá sůl kyseliny šťavelové. Jedná se o přirozený vedlejší produkt metabolismu, takže je velmi hojný v lidském těle a je součástí mnoha potravin.

Kyselina šťavelová a její konjugovaná báze, oxalát, jsou vysoce oxidované organické sloučeniny se silnou chelatační aktivitou, to znamená, že se mohou snadno kombinovat s pozitivními ionty s náboji +2 nebo +3.

Jejich vodné roztoky jsou slabě bazické, protože oxalát iont má tendenci se H ⁺ protonů z vody, která uvolňuje OH ^- ionty. Po přijetí dvou H ⁺ protony oxalát ion stává kyselina šťavelová 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 ^-

Přítomnost v přírodě

V minerálech

Oxalát vápenatý je nejběžnějším oxalátem a je ve formě minerálů whewellite, weddellite a caoxite.

Whewellite je monohydrát CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O a je nejstabilnější z forem této sloučeniny.

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

Weddellite je dihydrát CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O a je méně stabilní než monohydrát.

Weddelite minerální krystaly. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Caoxite je šťavelan vápenatý trihydrát CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

V rostlinách a houbách

Oxalát vápenatý je spojován se suchými půdami a listy, také s patogenními houbami, volný, v symbióze nebo s rostlinami. V posledně jmenovaném případě se krystaly vytvářejí srážením vápníku ve formě jeho oxalátu.

Tvorba CAC ₂ O ₄ houbami, má významný vliv na biologické a geochemických procesů půdy, neboť se jedná o rezervu vápníku pro ekosystém.

Přítomnost v lidském těle a savcích

Oxalát pochází z jater, červených krvinek nebo erytrocytů a v menší míře v ledvinách. Vzniká z metabolismu aminokyselin (jako je fenylalanin a tryptofan) a oxidací glyoxal dialdehydu.

Také vitamín C může být přeměněn na oxalát při provádění jeho antioxidační funkce.

Oxalát vápenatý se nachází v kamenech, které se tvoří v ledvinách lidí nebo zvířat s onemocněním ledvin.

Takzvané šťavelan vápenatý kameny nebo kameny jsou tvořeny krystalizaci nebo agregace CAC ₂ O ₄ v moči přesycené s vápníkem a oxalátu. To znamená, že moč obsahuje tolik vápníku a oxalátu, že není možné, aby tato sloučenina zůstala rozpuštěná, ale spíše aby se vysrážela nebo ztuhla ve formě krystalů.

U lidí

Tvorba štěrku nebo kamenů v ledvinách je onemocnění zvané nefrolitiáza; napadá přibližně 10% populace a 75% z těchto kamenů jsou složeny z oxalátu vápenatého CAC ₂ O ₄.

Oxalát vápenatý může tvořit ledvinové kameny. Autor: VSRao. Zdroj: Pixabay.

K tvorbě a růstu krystalů oxalátu vápenatého dochází v ledvinách, protože u některých lidí je moč přesycena touto solí. Oxalát vápenatý se vyvíjí v kyselé moči při pH nižším než 6,0.

K přesycení dochází, když k vylučování nebo eliminaci této soli (která je velmi špatně rozpustná ve vodě) v moči dochází v malém objemu vody.

Faktory, které ovlivňují vzhled kamenů v ledvinách

Mezi faktory, které podporují tvorbu štěrku oxalátu vápenatého, patří nadbytek vápníku v moči nebo hyperkalciurii, nadbytek oxalátu v moči nebo hyperoxalurii, prvky odvozené od stravy a absence inhibitorů.

Přebytečný oxalát může nastat, když se konzumuje velké množství špenátu, rebarbory, sóji, ořechů a čokolády, mimo jiné potraviny.

Čokoláda může být zdrojem oxalátu vápenatého a podporuje vzhled kamenů v ledvinách. Autor: Alexander Stein. Zdroj: Pixabay.

Existují však látky, které inhibují nebo zabraňují vzniku kamene. Mezi sloučeniny, které brání tvorbě kamene, patří malé molekuly, jako je citrát a pyrofosfát, a velké molekuly, jako jsou glykoproteiny a proteoglykany.

Způsoby, jak zabránit tvorbě vápenatých oxalátových kamenů

Dobrá strategie, jak zabránit opakování štěrku nebo oxalátu vápníku vápenatého, je zvýšení příjmu tekutin, zvýšení příjmu potravin bohatých na vápník (například mléčných výrobků) a omezení stolní soli (NaCl), živočišných bílkovin. a jídla bohatá na oxalát.

U zvířat

Od začátku roku 2000 bylo v močovém systému koček a psů pozorováno zvýšení obsahu oxalátu vápenatého. Zdá se, že to závisí na druhu stravy, kterou tato zvířata jedí, a souvisí s kyselostí moči a nedostatku hořčíku (Mg).

Kalcium oxalátové kameny nalezené v močovém měchýři psa. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Zdroj: Wikimedia Commons.

Reakce těla na přebytek oxalátu

Existují důkazy, že lidé i zvířata reagují na přebytek oxalátu zvýšením počtu bakterií, které mohou degradovat oxalát.

Některé z těchto bakterií jsou Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp., Porphyromonas gingivalis a Bacillus sp., mimo jiné, a jsou přirozeně přítomny ve střevě.

Aplikace

Podle konzultovaných zdrojů se oxalát vápenatý používá k povlakování keramiky.

Používá se k povlékání vápencových soch a dalších uměleckých prvků a bylo zjištěno, že zlepšuje tvrdost materiálu, snižuje jeho pórovitost a zvyšuje jeho odolnost vůči kyselinám a zásadám.

Itálie experimentovala s povlakem muzejních vápencových objektů oxalátem vápenatým, aby je uchovala. Autor: Zdroj: Moni Quayle. Pixabay.

Problémy v některých procesech

V celulózovém a papírenském průmyslu může oxalát vápenatý tvořit měřítko, které způsobuje mnoho problémů v procesu.

Aby se zabránilo jeho tvorbě v potrubích nebo trubkách průmyslových procesů, byla navržena enzymatická degradace kyseliny šťavelové pomocí enzymů, jako je oxalát oxidáza.

Rovněž má tendenci se hromadit jako kámen v nádobách, kde se vyrábí pivo, odkud musí být odstraněno, aby se zabránilo tvorbě mikroorganismů, které mohou nápoji dodávat nepříjemnou chuť.

Rizika

Ve vysokých koncentracích může oxalát způsobit smrt u zvířat a příležitostně u lidí, hlavně kvůli svým leptavým účinkům.

Hromadění oxalátu a jeho konjugované kyseliny, kyseliny šťavelové, může způsobit poruchy, jako je srdeční porucha, kameny oxalátu vápenatého, selhání ledvin nebo dokonce smrt v důsledku toxicity.

Reference

1. Glasauer, SM a kol. (2013). Kovy a metaloidy, transformace mikroorganismy. Oxaláty. V referenčním modulu v pozemských systémech a environmentálních vědách. Obnoveno z sciposedirect.com.
2. Baumann, JM a Casella, R. (2019). Prevence nefrolitiázy vápníku: Vliv diurézy na krystalizaci oxalátu vápenatého v moči. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA a Confer, AW (2017). Močový systém. Kalcium oxalát vápenatý. In Pathologic Basis of Veterinary Disease (šesté vydání). Obnoveno z sciposedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Tge Manipulace s oxalátem v těle tge a tge Původ oxalátu v vápenatých oxalátových kamenech. Urol Int, 2019, 5. prosince: 1-10. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. et al. (2002). Biotechnologie v celulózovém a papírenském průmyslu. Probíhá v biotechnologiích. Obnoveno z sciposedirect.com.
6. Pahira, JJ a Pevzner, M. (2007). Nefrolitiáza. Vápníkové kameny. V Penn Clinical Urology Manual. Obnoveno z sciposedirect.com.
7. Worcester, EM (1994). Inhibitory růstu krystalů oxalátu vápenatého v moči. J Am Soc Nephrol 1994 Nov; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Obnoveno z jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA a Goldfarb, DS (2006). Strategie pro prevenci oxalátových kamenů vápníku. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
9. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Oxalát vápenatý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB a kol. (2015). Mikroorganismy degradující oxalát nebo enzymy degradující oxalát: jaká je budoucí terapie enzymatického rozpouštění urolitů vápníku a oxalátu při opakovaném onemocnění kamene? Urolitiáza, 2016 únor; 44 (1): 27-32. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP a kol. (2016). Snížení vylučování oxalátu močí za účelem snížení nemoci kamene oxalátu vápenatého. Urolitiáza. 2016 únor; 44 (1); 27-32. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Oxalát vápenatý: povrchová úprava vápence. Journal of Conservation and Museum Studies 4, s. 6-10. Obnoveno z jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019). Oxalát vápenatý. Obnoveno z en.wikipedia.org.