KALCIJEV OKSALAT (CAC2O4): LASTNOSTI, STRUKTURA, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Kalcijev oksalat organska spojina, sestavljena iz naslednjih elementov: ogljik (C), kisik (O) in kalcij (Ca). Njegova kemijska formula je CaC ₂ O ₄ . Na splošno ga najdemo v treh hidriranih oblikah: mono-, di- in trihidrat. Se pravi z eno, dvema ali tremi molekulami vode v svoji kristalni strukturi.

Kalcijev oksalat najdemo v mineralih, rastlinah, glivah in drugih živih bitjih, kot so sesalci, in celo pri ljudeh kot posledica presnove nekaterih beljakovin. Najdemo ga v urinu ljudi in nekaterih živali.

Kristali kalcijevega oksalata CAC ₂ O ₄ v vzorcu urina opazili pod mikroskopom. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

Nekatera živila, kot so špinača, rabarbara, soja in čokolada, vsebujejo veliko oksalatov, in ko jih občutljivi ljudje pojedo, se v ledvicah lahko tvorijo kamni kalcijevega oksalata.

Pojavi kamnov CaC ₂ O ₄ v ledvicah se lahko izognemo z zaužitjem veliko tekočine, zlasti vode, izogibanjem hrani z veliko oksalatov in uživanju tiste, ki je bogata s kalcijem in magnezijem.

Kalcijev oksalat tvori nezaželen obseg v ceveh in rezervoarjih pri postopkih, kot je proizvodnja celuloze in papirja, pa tudi v pivovarnah.

Struktura

Kalcijev oksalat nastajata kalcijev ion Ca ²⁺ in oksalatni ion C ₂ O ₄ ^2- . Oksalatni anion je sestavljen iz dveh ogljikovih atomov in štirih atomov kisika. Negativni naboji oksalatnega aniona najdemo na atome kisika.

Kemična zgradba kalcijevega oksalata. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Kalcijev oksalat
• Kalcijeva sol oksalne kisline
• Kalcijeva sol etandiojske kisline

Lastnosti

Fizično stanje

Brezbarvna, bela, rumena ali rjava kristalna trdna snov, ki je lahko v treh različnih hidriranih oblikah.

Molekularna teža

128,1 g / mol

Tališče

Kalcijev oksalat monohidrat razpade pri 200 ° C.

Specifična teža

Monohidrat CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 g / cm ³

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

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

Topnost

Skoraj netopno v vodi: 0,00061 g / 100 g vode pri 20 ° C. Monohidrat se raztopi v razredčeni kislini.

pH

Vodne raztopine kalcijevega oksalata so zelo bazične.

Kemijske lastnosti

Kalcijev oksalat je kalcijeva sol oksalne kisline. To je naravni stranski produkt metabolizma, zato ga je v človeškem telesu zelo veliko in je del mnogih živil.

Oksalna kislina in njena konjugirana baza, oksalat, so visoko oksidirane organske spojine z močnim kelatnim delovanjem, torej se zlahka združijo s pozitivnimi ioni z naboji +2 ali +3.

Njihove vodne raztopine so zelo bazične, saj oksalatni ion ponavadi odvzame H ⁺ protone iz vode, kar sprošča OH ^- ione . Po jemanju dveh protonov H ⁺ oksalatni ion postane oksalna kislina 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 ^-

Prisotnost v naravi

V mineralih

Kalcijev oksalat je najpogostejši oksalat in je v obliki mineralov whewellite, weddellite in caoxite.

Whewellite je monohidrat CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O in je najbolj stabilna oblik te spojine.

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

Weddellite je dihidrat CAC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O in je manj stabilna kot monohidrat.

Mineralni kristali Weddelita. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Vir: Wikimedia Commons.

Caoxite kalcijev oksalat trihidrat CAC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

V rastlinah in glivah

Kalcijev oksalat je povezan s suhimi tlemi in listi, prav tako s patogenimi glivami, brez, v simbiozi ali povezan z rastlinami. V slednjem nastanejo kristali, ki nastanejo z obarjanjem kalcija v obliki njegovega oksalata.

Tvorba CaC ₂ O ₄ s pomočjo gliv pomembno vpliva na biološke in geokemične procese tal, saj predstavlja rezervo kalcija za ekosistem.

Prisotnost v človeškem telesu in sesalcih

Oksalat izvira iz jeter, rdečih krvnih celic ali eritrocitov in v manjši meri v ledvicah. Nastane iz presnove aminokislin (na primer fenilalanina in triptofana) in z oksidacijo glioksalnega dialdehida.

Tudi vitamin C se lahko pri opravljanju antioksidantne funkcije pretvori v oksalat.

Kalcijev oksalat najdemo v kamnih, ki se tvorijo v ledvicah ljudi ali živali z ledvično boleznijo.

Tako imenovani kalcijev oksalat kamni ali kamni tvorjena s kristalizacijo ali skupine CAC ₂ O ₄ v urinu prenasičena s kalcijem in oksalat. To pomeni, da urin vsebuje toliko kalcija in oksalata, da ni mogoče, da se ta spojina raztopi, temveč da se obori ali postane trdna v obliki kristalov.

Pri ljudeh

Tvorba zrna ali kamnov v ledvicah je bolezen, imenovana nefrolitiaza; napade približno 10% populacije in okoli 75% teh kamnov sestavljajo kalcijev oksalat CAC ₂ O ₄ .

Kalcijev oksalat lahko tvori ledvične kamne. Avtor: VSRao. Vir: Pixabay.

Nastanek in rast kristalov kalcijevega oksalata v ledvicah se pojavi, ker je pri nekaterih ljudeh urin prenasičen s to soljo. Kalcijev oksalat se razvije v kislem urinu pri pH manj kot 6,0.

Do prenasičenosti pride, kadar pride do izločanja ali izločanja te soli (ki je v vodi zelo slabo topna) z majhnim volumnom vode.

Dejavniki, ki vplivajo na pojav kamnov v ledvicah

Med dejavniki, ki spodbujajo nastanek kalcijevega oksalatnega zrna, so presežek kalcija v urinu ali hiperkalciurija, presežek oksalata v urinu ali hiperoksalurija, elementi, ki izhajajo iz prehrane, in odsotnost zaviralcev.

Če pridejo velike količine špinače, rabarbare, soje, oreščkov in čokolade, lahko pride do presežka oksalata.

Čokolada je lahko vir kalcijevega oksalata in pospešuje nastanek kamnov v ledvicah. Avtor: Alexander Stein Vir: Pixabay.

Vendar pa obstajajo snovi, ki zavirajo ali preprečujejo nastanek kamnov. Med spojinami, ki preprečujejo tvorbo kamna, so majhne molekule, kot sta citrat in pirofosfat, in velike molekule, kot so glikoproteini in proteoglikani.

Načini, da se izognemo nastanku kamnov kalcijevega oksalata

Dobra strategija za preprečevanje ponovitve kamnov v pesku ali kalcijevega oksalata vključuje povečanje vnosa tekočine, povečanje vnosa hrane, bogate s kalcijem (na primer mlečno mleko), in omejevanje namizne soli (NaCl), živalskih beljakovin in živila, bogata z oksalatom.

Pri živalih

Od začetka leta 2000 je bilo v urinskem sistemu mačk in psov opaziti porast kalcijevih oksalatnih kamnov. Zdi se, da je to odvisno od vrste prehrane, ki jo te živali jedo, in povezano s kislostjo urina in pomanjkanjem magnezija (Mg).

Kamni iz kalcijevega oksalata, ki jih najdemo v sečnem mehurju psa. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Vir: Wikimedia Commons.

Odziv telesa na presežek oksalata

Obstajajo dokazi, da se ljudje in živali na presežek oksalata odzivajo s povečanjem števila bakterij, ki lahko oksalati razgradijo.

Nekatere od teh bakterij so Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis in Bacillus sp. , med drugim in so naravno prisotni v črevesju.

Prijave

Po mnenju virov, ki jih pregledujejo, se kalcijev oksalat uporablja pri prevleki keramike.

Uporabljali so ga za nanašanje apnenčastih skulptur in drugih umetniških elementov. Ugotovljeno je bilo, da izboljšuje trdoto materiala, zmanjšuje njegovo poroznost in poveča odpornost na kisline in alkalije.

Italija je eksperimentirala s prevleko muzejskih apnenčastih predmetov s kalcijevim oksalatom, da bi jih ohranila. Avtor: Vir: Moni Quayle Pixabay.

Težave v nekaterih procesih

V industriji celuloze in papirja lahko kalcijev oksalat tvori lestvico, kar povzroča številne težave v procesu.

Da bi preprečili njegovo tvorbo v kanalih ali ceveh industrijskih procesov, je bila predlagana encimska razgradnja oksalne kisline s pomočjo encimov, kot je oksalat oksidaza.

Prav tako se ponavadi kopiči kot kamen v posodah, v katerih se izdeluje pivo, od koder ga je treba odstraniti, da se prepreči nastanek mikroorganizmov, ki lahko dajo pijači neprijeten okus.

Tveganja

Oksalat v visokih koncentracijah lahko povzroči smrt pri živalih in občasno pri ljudeh, predvsem zaradi korozivnih učinkov.

Nakup oksalata in njegove konjugirane kisline, oksalne kisline, lahko povzroči motnje, kot so okvara srca, kamni s kalcijevim oksalatom, odpoved ledvic in celo smrt zaradi strupenosti.

Reference

1. Glasauer, SM et al. (2013). Kovine in metalloidi, transformacija z mikroorganizmi. Oksalati. V referenčnem modulu v sistemih Zemlje in znanosti o okolju. Pridobljeno od sciencedirect.com.
2. Baumann, JM in Casella, R. (2019). Preprečevanje kalcijeve nefrolitiaze: vpliv diureze na kristalizacijo kalcijevega oksalata v urinu. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Obnovljeno od ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA in Confer, AW (2017). Urinarni sistem. Kalcijev oksalat. V patoloških osnovah veterinarskih bolezni (šesta izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Tge Ravnanje z oksalatom v telesu in tge Izvor oksalata v kamnih iz kalcijevega oksalata. Urol Int, 2019 5. dec.: 1-10. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. et al. (2002). Biotehnologija v industriji celuloze in papirja. Napredek biotehnologije. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ in Pevzner, M. (2007). Nefrolitiaza. Kalcijevi kamni V Penn Clinical Manual of Urology. Pridobljeno od sciencedirect.com.
7. Worcester, EM (1994). Zaviralci rasti kristalnega oksalata v urinu. J Am Soc Nephrol 1994 Nov; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Pridobljeno iz jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA in Goldfarb, DS (2006). Strategije za preprečevanje kamnov kalcijevega oksalata. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
9. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Kalcijev oksalat. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB in sod. (2015). Mikroorganizmi, ki razgrajujejo oksalat, ali encimi, ki razgrajujejo oksalat: katera je prihodnja terapija za encimsko raztapljanje kalcijevo-oksalatnih urolitov pri ponavljajoči se kameni bolezni? Urolitiaza, 2016 feb; 44 (1): 27–32. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016). Zmanjšanje izločanja oksilata z urinom za zmanjšanje bolezni kamnitega oksalata. Urolitiaza. 2016 februar; 44 (1); 27–32. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Kalcijev oksalat: površinska obdelava apnenca. Časopis za ohranjanje in muzejske študije 4, str. 6-10. Pridobljeno iz jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019). Kalcijev oksalat. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.