CALCIUMOXALAT (CAC2O4): EGENSKABER, STRUKTUR, ANVENDELSER, RISICI - KEMI - 2025

Den calciumoxalat er en organisk forbindelse, der består af grundstofferne carbon (C), ilt (O) og calcium (Ca). Dens kemiske formel er CAC ₂ O ₄. Det findes generelt i dets tre hydratiserede former: mono-, di- og trihydrat. Det vil sige med henholdsvis et, to eller tre vandmolekyler i dets krystallinske struktur.

Calciumoxalat findes i mineraler, planter, svampe og andre levende væsener såsom pattedyr og endda hos mennesker som en konsekvens af metabolismen af ​​nogle proteiner. Det kan findes i urinen hos mennesker og nogle dyr.

Krystaller af calciumoxalat CAC ₂ O ₄ i en urinprøve observeret under et mikroskop. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Nogle fødevarer såsom spinat, rabarber, soja og chokolade indeholder en masse oxalater, og når følsomme mennesker spiser dem, kan der dannes calciumoxalatsten i deres nyrer.

Du kan undgå forekomsten af ​​CaC ₂ O _4- sten i nyrerne ved at indtage en masse væsker, især vand, undgå mad med mange oxalater og indtage dem, der er rige på calcium og magnesium.

Calciumoxalat danner uønsket skala i rør og tanke i processer såsom fremstilling af papirmasse og papir og også i bryggerier.

Struktur

Calciumoxalat er dannet af calciumionen Ca ²⁺ og oxalation C ₂ O ₄ ^2-. Oxalatanionen består af to carbonatomer og fire oxygenatomer. De negative ladninger af oxalatanionen findes på iltatomerne.

Kemisk struktur af calciumoxalat. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

• Calciumoxalat
• Oxalsyre calciumsalt
• Ethandisyre calciumsalt

Ejendomme

Fysisk tilstand

Farveløst, hvidt, gult eller brunt krystallinsk fast stof, der kan være i tre forskellige hydratiserede former.

Molekylær vægt

128,1 g / mol

Smeltepunkt

Calciumoxalatmonohydrat nedbrydes ved 200 ° C.

Specifik vægt

Monohydrat cac ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 g / cm ³

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

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

Opløselighed

Næsten uopløselig i vand: 0,00061 g / 100 g vand ved 20 ° C. Monohydratet opløses i fortyndet syre.

pH

Vandige opløsninger af calciumoxalat er svagt basiske.

Kemiske egenskaber

Calciumoxalat er calciumsaltet af oxalsyre. Dette er et naturligt biprodukt af stofskifte, så det er meget rigeligt i den menneskelige krop, og det er en del af mange fødevarer.

Oxalsyre og dens konjugatbase, oxalat, er stærkt oxiderede organiske forbindelser med kraftig chelateringsaktivitet, dvs. de kan let kombineres med positive ioner med ladninger på +2 eller +3.

Deres vandige opløsninger er svagt basale, fordi oxalationen har en tendens til at tage H ⁺ protoner fra vandet, hvilket frigiver OH ^- ioner. Efter at have taget to H ⁺ protoner den oxalation bliver oxalsyre 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 ^-

Tilstedeværelse i naturen

I mineraler

Calciumoxalat er det mest almindelige oxalat og kommer i form af mineraler whewellite, weddellite og caoxite.

Whewellite er monohydratet CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O og er den mest stabile af de former af denne forbindelse.

Whellellit mineralsten. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Weddellite er dihydratet CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O og er mindre stabilt end monohydratet.

Weddelite mineralkrystaller. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Caoxite er calciumoxalat trihydrat CAC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

I planter og svampe

Calciumoxalat findes i forbindelse med tør jord og blade, også med patogene svampe, fri, i symbiose eller forbundet med planter. I sidstnævnte dannes krystaller ved udfældning af calcium i form af dets oxalat.

Dannelsen af CAC ₂ O ₄ af svampe har en vigtig indflydelse på de biologiske og geokemiske processer jord, da den udgør en reserve af calcium for økosystemet.

Tilstedeværelse i den menneskelige krop og pattedyr

Oxalat har oprindelse i leveren, i røde blodlegemer eller erythrocytter og i mindre grad i nyrerne. Det dannes fra metabolismen af ​​aminosyrer (såsom phenylalanin og tryptophan) og ved oxidation af glyoxal dialdehyd.

Også C-vitamin kan omdannes til oxalat, når det udfører sin antioxidantfunktion.

Calciumoxalat findes i sten, der dannes i nyrerne hos mennesker eller dyr med nyresygdom.

De såkaldte calcium oxalat sten eller sten dannes ved krystallisation eller aggregering af CAC ₂ O ₄ i urin overmættet med calcium og oxalat. Dette betyder, at urinen indeholder så meget calcium og oxalat, at det ikke er muligt for denne forbindelse at forblive opløst, men snarere at udfælde eller blive fast i form af krystaller.

Hos mennesker

Dannelsen af ​​korn eller sten i nyrerne er en sygdom kaldet nefrolithiasis; den angriber ca. 10% af befolkningen og ca. 75% af disse sten er sammensat af calciumoxalat CAC ₂ O ₄.

Calciumoxalat kan danne nyresten. Forfatter: VSRao. Kilde: Pixabay.

Dannelsen og væksten af ​​calciumoxalatkrystaller i nyren forekommer, fordi urinen i nogle mennesker er overmættet med dette salt. Calciumoxalat udvikles i sur urin ved en pH-værdi på mindre end 6,0.

Overmætning finder sted, når udskillelsen eller elimineringen af ​​dette salt (som er meget dårligt opløseligt i vand) i urinen sker i et lille volumen vand.

Faktorer, der påvirker udseendet af sten i nyrerne

Blandt de faktorer, der favoriserer dannelsen af ​​calciumoxalatkorn, er overskydende calcium i urinen eller hypercalciuria, overskydende oxalat i urinen eller hyperoxaluria, elementer afledt fra kosten og fraværet af hæmmere.

Overskydende oxalat kan forekomme, når der spises store mængder spinat, rabarber, soja, nødder og chokolade blandt andre fødevarer.

Chokolade kan være en kilde til calciumoxalat og fremme udseendet af sten i nyrerne. Forfatter: Alexander Stein. Kilde: Pixabay.

Der er dog stoffer, der hæmmer eller forhindrer stendannelse i at forekomme. Blandt forbindelserne, der forhindrer dannelse af sten, er små molekyler, såsom citrat og pyrophosphat, og store molekyler, såsom glycoproteiner og proteoglycaner.

Måder at undgå dannelse af calciumoxalatsten

En god strategi til at forhindre gentagelse af korn- eller calciumoxalatsten inkluderer at øge dit væskeindtag, øge dit indtag af calciumrige fødevarer (såsom mejeri) og begrænse bordsalt (NaCl), animalsk protein og fødevarer rig på oxalat.

Hos dyr

Siden begyndelsen af ​​år 2000 er der observeret en stigning i calciumoxalatsten i urinsystemet hos katte og hunde. Det ser ud til, at dette afhænger af den type diæt, som disse dyr spiser og har at gøre med surheden i urinen og magnesium (Mg) -mangel.

Calciumoxalatsten findes i en hunds urinblære. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Kilde: Wikimedia Commons.

Kropsrespons på overskydende oxalat

Der er bevis for, at både mennesker og dyr reagerer på overskydende oxalat ved at øge antallet af bakterier, der kan nedbryde oxalat.

Nogle af disse bakterier er Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp., Porphyromonas gingivalis og Bacillus sp. blandt andre og er naturligt til stede i tarmen.

Applikationer

Ifølge de konsulterede kilder anvendes calciumoxalat til belægning af keramik.

Det er blevet brugt til at beklæde kalkstenskulpturer og andre kunstneriske elementer, og det har vist sig at forbedre materialets hårdhed, mindske dets porøsitet og øge dets modstand mod syrer og alkalier.

Italien har eksperimenteret med belægning af kalkstenemner med calciumoxalat for at bevare dem. Forfatter: Kilde: Moni Quayle. Pixabay.

Problemer i nogle processer

I papirmasse- og papirindustrien kan calciumoxalat danne en skala, der forårsager mange problemer i processen.

For at forhindre dannelse af det i kanaler eller rør i industrielle processer er den enzymatiske nedbrydning af oxalsyre blevet foreslået ved hjælp af enzymer, såsom oxalatoxidase.

Det har også en tendens til at akkumuleres som sten i beholderne, hvor øl fremstilles, hvorfra det skal fjernes for at undgå dannelse af mikroorganismer, der kan give en ubehagelig smag til drikken.

Risici

I høje koncentrationer kan oxalat forårsage død hos dyr og lejlighedsvis hos mennesker, hovedsageligt på grund af dets ætsende virkninger.

Akkumulering af oxalat og dens konjugerede syre, oxalsyre, kan forårsage forstyrrelser såsom hjertesvigt, calciumoxalatsten, nyresvigt og endda død som følge af toksicitet.

Referencer

1. Glasauer, SM et al. (2013). Metaller og metalloider, transformation med mikroorganismer. Oxalater. I referencemodul i jordsystemer og miljøvidenskab. Gendannes fra sciencedirect.com.
2. Baumann, JM og Casella, R. (2019). Forebyggelse af calcium nefrolithiasis: Indflydelse af diurese på calciumoxalatkrystallisation i urin. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA og Confer, AW (2017). Urinsystemet. Calciumoxalatberegning. I patologisk basis for veterinær sygdom (sjette udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Tge-håndtering af oxalat i krop og tge Oprindelse af oxalat i calciumoxalatsten. Urol Int, 2019 5. december: 1-10. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. et al. (2002). Bioteknologi inden for papirmasse- og papirindustrien. Pågår inden for bioteknologi. Gendannes fra sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ og Pevzner, M. (2007). Nefrolitiasis. Calciumsten. I Penn Clinical Manual of Urology. Gendannes fra sciencedirect.com.
7. Worcester, EM (1994). Urinære calciumoxalatvækstinhibitorer. J Am Soc Nephrol 1994 nov; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Gendannes fra jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA og Goldfarb, DS (2006). Strategier til forebyggelse af calciumoxalatsten. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
9. US National Library of Medicine. (2019). Calciumoxalat. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB et al. (2015). Oxalat-nedbrydende mikroorganismer eller oxalat-nedbrydende enzymer: hvilket er den fremtidige terapi til enzymatisk opløsning af calciumoxalat urolitter ved tilbagevendende sten sygdom? Urolithiasis, 2016 Feb; 44 (1): 27-32. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016). Sænkning af urinoxalatudskillelse for at mindske calciumoxalatstenesygdom. Urolithiasis. 2016 februar; 44 (1); 27-32. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Calciumoxalat: En overfladebehandling af kalksten. Journal of Conservation and Museum Studies 4, s. 6-10. Recuperado de jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019). Calciumoxalat. Recuperado de en.wikipedia.org.