KALCIJA OKSALĀTS (CAC2O4): ĪPAŠĪBAS, STRUKTŪRA, LIETOJUMS, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Kalcija oksalāts ir organisks savienojums, kas sastāv no šādiem elementiem: oglekļa (C), skābeklis (O) un kalcijs (Ca). Tās ķīmiskā formula ir CaC ₂ O ₄ . Parasti tas atrodams trīs hidratētās formās: mono-, di- un trihidrātā. Tas ir, attiecīgi ar vienu, divām vai trim ūdens molekulām tās kristāliskajā struktūrā.

Kalcija oksalāts ir atrodams minerālos, augos, sēnēs un citās dzīvās būtnēs, piemēram, zīdītājos, un pat cilvēkos dažu olbaltumvielu metabolisma rezultātā. To var atrast cilvēku un dažu dzīvnieku urīnā.

Kalcija oksalāta CaC ₂ O ₄ kristāli urīna paraugā, kas novēroti mikroskopā. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Avots: Wikimedia Commons.

Daži pārtikas produkti, piemēram, spināti, rabarberi, sojas un šokolāde, satur daudz oksalātu, un, kad jutīgi cilvēki tos ēd, nierēs var veidoties kalcija oksalāta akmeņi.

Jūs varat izvairīties no CaC ₂ O ₄ akmeņu parādīšanās nierēs, uzņemot daudz šķidruma, īpaši ūdens, izvairoties no pārtikas produktiem ar augstu oksalātu daudzumu un patērējot tos, kas bagāti ar kalciju un magniju.

Kalcija oksalāts veido nevēlamu mērogu caurulēs un tvertnēs tādos procesos kā celulozes un papīra ražošana, kā arī alus darītavās.

Uzbūve

Kalcija oksalātu veido kalcija jons Ca ²⁺ un oksalāta jons C ₂ O ₄ ^2- . Oksalāta anjonu veido divi oglekļa atomi un četri skābekļa atomi. Oksalāta anjona negatīvie lādiņi ir atrodami uz skābekļa atomiem.

Kalcija oksalāta ķīmiskā struktūra. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

• Kalcija oksalāts
• Skābeņskābes kalcija sāls
• Etāndijskābes kalcija sāls

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Bezkrāsaina, balta, dzeltena vai brūna kristāliska cieta viela, kas var būt trīs dažādās hidratētās formās.

Molekulārais svars

128,1 g / mol

Kušanas punkts

Kalcija oksalāta monohidrāts sadalās 200 ° C temperatūrā.

Īpatnējais svars

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

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

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

Šķīdība

Gandrīz nešķīst ūdenī: 0,00061 g / 100 g ūdens 20 ° C temperatūrā. Monohidrāts izšķīst atšķaidītā skābē.

pH

Kalcija oksalāta ūdens šķīdumi ir vāji bāziski.

Ķīmiskās īpašības

Kalcija oksalāts ir skābeņskābes kalcija sāls. Šis ir dabisks metabolisma blakusprodukts, tāpēc cilvēka ķermenī tas ir ļoti bagātīgs, un tas ir daļa no daudziem pārtikas produktiem.

Skābeņskābe un tās konjugētā bāze, oksalāts, ir ļoti oksidēti organiski savienojumi ar spēcīgu helātu veidošanās aktivitāti, tas ir, tos var viegli kombinēt ar pozitīvajiem joniem ar lādiņiem +2 vai +3.

To ūdens šķīdumi ir vāji pamata jo oksalāts jons ir tendence ņemt H ⁺ protonus no ūdens, kas atbrīvo OH ^- joni . Pēc divu H ⁺ protonu uzņemšanas oksalāta jons kļūst par skābeņskābi 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 ^-

Klātbūtne dabā

Minerālos

Kalcija oksalāts ir visizplatītākais oksalāts, un tas nāk minerālu veidā kā whewellite, weddellite un caoxite.

Whewellite ir monohidrāts CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O un ir visstabilākais no šī savienojuma veidiem.

Whewellite minerālu iezis. Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Avots: Wikimedia Commons.

Weddellite ir dihidrāts CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O un ir mazāk stabils nekā monohidrāts.

Weddelite minerālu kristāli. Leons Hupperičs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Avots: Wikimedia Commons.

Kaoksīts ir kalcija oksalāta trihidrāts CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

Augos un sēnēs

Kalcija oksalāts ir sastopams ar sausām augsnēm un lapām, kā arī ar patogēnām sēnēm, brīvs, simbiozē vai saistīts ar augiem. Pēdējā kristāli veidojas, nogulsnējot kalciju tā oksalāta formā.

Sēnīšu veidotajai CaC ₂ O ₄ ir liela ietekme uz augsnes bioloģiskajiem un ģeoķīmiskajiem procesiem, jo ​​tā veido kalcija rezervi ekosistēmai.

Klātbūtne cilvēka ķermenī un zīdītājiem

Oksalāta izcelsme ir aknās, eritrocītos vai eritrocītos un mazākā mērā nierēs. To veido aminoskābju (piemēram, fenilalanīna un triptofāna) metabolisms un oksidējot glikoksāla dialdehīdu.

Arī C vitamīnu var pārveidot par oksalātu, veicot tā antioksidanta funkciju.

Kalcija oksalāts ir atrodams akmeņos, kas veidojas cilvēku vai dzīvnieku nierēs ar nieru slimībām.

Tā sauktie kalcija oksalāta akmeņi vai akmeņi veidojas, kristalizējot vai agregējot CaC ₂ O ₄ urīnā, kas ir piesātināts ar kalciju un oksalātu. Tas nozīmē, ka urīns satur tik daudz kalcija un oksalāta, ka šim savienojumam nav iespējams palikt izšķīdušam, bet drīzāk izgulsnēties vai kļūt cietam kristālu formā.

Cilvēkiem

Gritu vai akmeņu veidošanās nierēs ir slimība, ko sauc par nefrolitiāzi; tas uzbrūk aptuveni 10% iedzīvotāju un apmēram 75% šo akmeņu veido kalcija oksalāts CaC ₂ O ₄ .

Kalcija oksalāts var veidot nierakmeņus. Autors: VSRao. Avots: Pixabay.

Kalcija oksalāta kristālu veidošanās un augšana nierēs notiek tāpēc, ka dažiem cilvēkiem urīns ir pārsātināts ar šo sāli. Kalcija oksalāts veidojas skābā urīnā, ja pH ir mazāks par 6,0.

Pārmērīga piesātināšana rodas, ja šī sāls (kas slikti šķīst ūdenī) izdalīšanās vai izvadīšana urīnā notiek nelielā ūdens daudzumā.

Faktori, kas ietekmē akmeņu parādīšanos nierēs

Starp faktoriem, kas veicina kalcija oksalāta putraimu veidošanos, ir pārmērīgs kalcija daudzums urīnā vai hiperkalciūrija, liekā oksalāta daudzums urīnā vai hiperoksalurija, elementi, kas iegūti no uztura, un inhibitoru neesamība.

Pārmērīgs oksalāta daudzums var rasties, ja citu pārtikas produktu starpā tiek ēst liels daudzums spinātu, rabarberu, sojas, riekstus un šokolādes.

Šokolāde var būt kalcija oksalāta avots un veicināt akmeņu parādīšanos nierēs. Autors: Aleksandrs Šteins. Avots: Pixabay.

Tomēr ir vielas, kas kavē vai novērš akmeņu veidošanos. Starp savienojumiem, kas novērš akmeņu veidošanos, ir mazas molekulas, piemēram, citrāts un pirofosfāts, un lielas molekulas, piemēram, glikoproteīni un proteoglikāni.

Veidi, kā izvairīties no kalcija oksalāta akmeņu veidošanās

Laba stratēģija, kas novērš smilšu vai kalcija oksalāta akmeņu atkārtošanos, ietver šķidruma uzņemšanas palielināšanu, ar kalciju bagātu pārtikas produktu (piemēram, piena produktu) uzņemšanas palielināšanu un galda sāls (NaCl), dzīvnieku olbaltumvielu ierobežošanu un pārtikas produkti, kas bagāti ar oksalātiem.

Dzīvniekiem

Kopš 2000. gada sākuma kaķu un suņu urīna sistēmā ir novērots kalcija oksalāta akmeņu palielināšanās. Liekas, ka tas ir atkarīgs no uztura veida, ko šie dzīvnieki ēd, un tam ir sakars ar urīna skābumu un magnija (Mg) deficītu.

Kalcija oksalāta akmeņi, kas atrodami suņa urīnpūslī. Džoels Milss / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Avots: Wikimedia Commons.

Ķermeņa reakcija uz oksalāta pārpalikumu

Ir pierādījumi, ka gan cilvēki, gan dzīvnieki reaģē uz lieko oksalātu daudzumu, palielinot baktēriju skaitu, kas var sadalīt oksalātu.

Dažas no šīm baktērijām ir Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis un Bacillus sp. , cita starpā, un tie dabiski atrodas zarnās.

Lietojumprogrammas

Saskaņā ar avotiem, no kuriem tika konsultēts, keramikas pārklājumos tiek izmantots kalcija oksalāts.

Tas ir izmantots kaļķakmens skulptūru un citu māksliniecisko elementu pārklāšanai, un ir konstatēts, ka tas uzlabo materiāla cietību, samazina tā porainību un palielina tā izturību pret skābēm un sārmiem.

Itālija ir eksperimentējusi ar muzeja kaļķakmens priekšmetu pārklāšanu ar kalcija oksalātu, lai tos saglabātu. Autors: Avots: Moni Quayle. Piksija.

Problēmas dažos procesos

Celulozes un papīra rūpniecībā kalcija oksalāts var veidot mērogu, kas procesā rada daudz problēmu.

Lai novērstu tā veidošanos rūpniecisko procesu vados vai caurulēs, ir ierosināta skābeņskābes fermentatīva noārdīšana, izmantojot tādus fermentus kā oksalāta oksidāze.

Tam ir tendence uzkrāties tāpat kā akmenim traukos, kur tiek gatavots alus, no kurienes tas jānoņem, lai izvairītos no mikroorganismu veidošanās, kas dzērienam var radīt nepatīkamu garšu.

Riski

Augstā koncentrācijā oksalāts var izraisīt nāvi dzīvniekiem un reizēm cilvēkiem, galvenokārt tā kodīgās ietekmes dēļ.

Oksalāta un tā konjugētās skābes - skābeņskābes uzkrāšanās var izraisīt tādus traucējumus kā sirds darbības traucējumi, kalcija oksalāta akmeņi, nieru mazspēja un pat nāve no toksicitātes.

Atsauces

1. Glasauers, SM et al. (2013). Metāli un metalloīdi, mikroorganismu pārveidošana. Oksalāti. Zemes sistēmu un vides zinātņu atsauces modulis. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
2. Baumann, JM un Casella, R. (2019). Kalcija nefrolitiāzes profilakse: Diurēzes ietekme uz kalcija oksalāta kristalizāciju urīnā. Adv Prev Med, 2019. gads; 2019: 3234867. Atgūts no vietnes ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA un Confer, AW (2017). Urīnceļu sistēma. Kalcija oksalāta kalkuli. Veterināro slimību patoloģiskajā pamatā (sestais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
4. Huangs, Y. er al. (2019. gads). Oksalāta apstrāde ķermenī un kalcija oksalāta akmeņu oksalāta izcelsme. Urol Int, 2019. gada 5. decembris: 1.-10. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrants, N.-O. un citi. (2002). Biotehnoloģija celulozes un papīra rūpniecībā. Progresē biotehnoloģija. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ un Pevzner, M. (2007). Nefrolitiāze. Kalcija akmeņi. Penn klīniskajā uroloģijas rokasgrāmatā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Vorčesters, EM (1994). Urīna kalcija oksalāta kristālu augšanas inhibitori. J Am Soc Nephrol 1994 nov .; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Atgūts no jasn.asnjournals.org.
8. Finkielšteina, VA un Goldfarb, DS (2006). Stratēģijas kalcija oksalāta akmeņu novēršanai. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
9. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Kalcija oksalāts. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB et al. (2015). Oksalātus noārdošie mikroorganismi vai oksalātus noārdošie enzīmi: kura ir turpmākā terapija kalcija oksalāta urolītu fermentatīvai izšķīdināšanai atkārtotas akmeņu slimības gadījumā? Urolitiāze, 2016. gada februāris; 44 (1): 27-32. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016). Samazinot oksalāta izdalīšanos urīnā, lai samazinātu kalcija oksalāta akmens slimību. Urolitiāze. 2016. gada februāris; 44 (1); 27.-32. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Kalcija oksalāts: kaļķakmens virsmas apstrāde. Saglabāšanas un muzeju pētījumu žurnāls 4, 6.-10. Lpp. Atgūts no jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019). Kalcija oksalāts. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.