KALCIJEV OKSALAT (CAC2O4): SVOJSTVA, STRUKTURA, NAČINI UPORABE, RIZICI - KEMIJA - 2024

Kalcijev oksalat je organski spoj koji se sastoji od elemenata ugljik (C), kisik (O) i kalcij (Ca). Njegova kemijska formula je CAC ₂ O ₄. Obično ga nalazimo u svoja tri hidratizirana oblika: mono-, di- i trihidrat. Odnosno, s jednom, dvije ili tri molekule vode u svojoj kristalnoj strukturi.

Kalcijev oksalat nalazi se u mineralima, biljkama, gljivama i drugim živim bićima, poput sisavaca, pa čak i kod ljudi, što je posljedica metabolizma nekih proteina. Može se naći u urinu ljudi i nekih životinja.

Kristali kalcij oksalat CAC ₂ O ₄ u uzorku urina uočiti pod mikroskopom. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Neke namirnice poput špinata, rabarbara, soje i čokolade sadrže puno oksalata, a kad ih osjetljivi ljudi pojedu, kamenje kalcijevog oksalata može se stvoriti u njihovim bubrezima.

Pojava CAC ₂ O ₄ kamenje u bubrezima mogu se izbjeći konzumiranje puno tekućine, posebice vode, izbjegavanje hrane visoke u oksalata i konzumiranje one bogate kalcijem i magnezijem.

Kalcijev oksalat formira nepoželjne razmjere u cijevima i spremnicima u postupcima kao što su proizvodnja celuloze i papira, kao i u pivarama.

Struktura

Kalcijev oksalat nastaje kalcijevim ionom Ca ²⁺ i oksalatnim ionom C ₂ O ₄ ^2-. Oksalatni anion sastoji se od dva atoma ugljika i četiri atoma kisika. Negativni naboji oksalatnog aniona nalaze se na atomima kisika.

Kemijska struktura kalcijevog oksalata. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Kalcijev oksalat
• Kalcijeva sol oksalne kiseline
• Kalcijeva sol etandiojske kiseline

Svojstva

Psihičko stanje

Bezbojna, bijela, žuta ili smeđa kristalna krutina koja može biti u tri različita hidratizirana oblika.

Molekularna težina

128,1 g / mol

Talište

Kalcijev oksalat monohidrat razgrađuje se na 200 ° C.

Specifična težina

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

Dihidrata 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

Topljivost

Gotovo netopljiva u vodi: 0,00061 g / 100 g vode pri 20 ° C. Monohidrat se otopi u razrijeđenoj kiselini.

pH

Vodene otopine kalcijevog oksalata slabo su bazične.

Kemijska svojstva

Kalcijev oksalat je kalcijeva sol oksalne kiseline. Ovo je prirodni nusproizvod metabolizma, pa ga ima vrlo puno u ljudskom tijelu i dio je mnogih namirnica.

Oksalna kiselina i njena konjugirana baza, oksalat, su visoko oksidirani organski spojevi, s moćnom helantskom aktivnošću, odnosno mogu se lako kombinirati s pozitivnim ionima s nabojem od +2 ili +3.

Njihove vodene otopine slabo su bazične jer oksalatni ion skida H ⁺ protone iz vode, čime se oslobađaju OH ^- ioni. Nakon uzimanja dva H ⁺ protona, oksalatni ion postaje oksalna kiselina 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 ^-

Prisutnost u prirodi

U mineralima

Kalcijev oksalat najčešći je oksalat i dolazi u obliku minerala whewellite, weddellite i caoxite.

Whewellite je monohidrat CAC ₂ O _{4 •} H ₂ O i je najstabilnija od oblika ovog spoja.

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

Weddellite je dihidrat CAC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O, a manja je stabilniji od monohidrata.

Weddelitni mineralni kristali. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Izvor: Wikimedia Commons.

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

U biljkama i gljivama

Kalcijev oksalat povezan je sa suhim tlima i lišćem, također s patogenim gljivama, slobodan, u simbiozi ili povezan s biljkama. U potonjem, kristali nastaju taloženjem kalcija u obliku njegovog oksalata.

Formiranje CAC ₂ O ₄ gljivicama ima važan utjecaj na biološke i geokemijskim procesa tla, jer predstavlja rezervu kalcija za ekosustavu.

Prisutnost u ljudskom tijelu i sisavcima

Oksalat potječe iz jetre, crvenih krvnih zrnaca ili eritrocita, au manjoj mjeri u bubregu. Nastaje iz metabolizma aminokiselina (poput fenilalanina i triptofana) i oksidacijom glioksalnog dialdehida.

Također se vitamin C može pretvoriti u oksalat kada obavlja svoju antioksidacijsku funkciju.

Kalcijev oksalat nalazi se u kamenju koji nastaje u bubrezima ljudi ili životinja s bubrežnim bolestima.

Takozvani kalcijev oksalat kamenje ili kamenje nastaju kristalizacijom ili agregacije CAC ₂ O ₄ u urinu prezasićena kalcij i oksalat. To znači da urin sadrži toliko kalcija i oksalata da nije moguće da taj spoj ostane otopljen, već da se istaloži ili postane čvrst u obliku kristala.

Kod ljudi

Stvaranje mrvica ili kamenja u bubrezima je bolest koja se naziva nefrolitijaza; ona napada oko 10% populacije, a oko 75% kamenja se sastoje od kalcijevog oksalata CAC ₂ O ₄.

Kalcijev oksalat može formirati bubrežne kamence. Autor: VSRao. Izvor: Pixabay.

Do stvaranja i rasta kristala kalcijevog oksalata u bubregu dolazi zbog toga što je kod nekih ljudi urin previše zasićen ovom soli. Kalcijev oksalat razvija se u kiselom urinu s pH manjim od 6,0.

Prezasićenost nastaje kada izlučivanje ili uklanjanje ove soli (koja je u vodi vrlo slabo topljiva) u urinu dolazi u malom volumenu vode.

Čimbenici koji utječu na pojavu kamenja u bubrezima

Među čimbenicima koji pogoduju stvaranju kalcijeva oksalatnog zrna su višak kalcija u urinu ili hiperkalciurija, višak oksalata u urinu ili hiperoksalurija, elementi dobiveni iz prehrane i odsutnost inhibitora.

Prekomjerni oksalat može se pojaviti ako se pojedu velike količine špinata, rabarbara, soje, orašastih plodova i čokolade, između ostalih namirnica.

Čokolada može biti izvor kalcijevog oksalata i pospješiti pojavu kamenja u bubrezima. Autor: Alexander Stein Izvor: Pixabay.

Međutim, postoje tvari koje inhibiraju ili sprječavaju nastajanje kamena. Među spojevima koji sprečavaju stvaranje kamena su male molekule poput citrata i pirofosfata te velike molekule poput glikoproteina i proteoglikana.

Načini za izbjegavanje stvaranja kamenja kalcij oksalata

Dobra strategija za sprječavanje ponovnog stvaranja kamenja od griz ili kalcijevog oksalata uključuje povećanje unosa tekućine, povećanje unosa hrane bogate kalcijem (poput mliječnih proizvoda) i ograničavanje kuhinjske soli (NaCl), životinjskih proteina i hrana bogata oksalatom.

Kod životinja

Od početka 2000. godine uočeno je povećanje kamenja kalcijevog oksalata u mokraćnom sustavu mačaka i pasa. Čini se da to ovisi o vrsti prehrane koju ove životinje jedu i ima veze s kiselošću nedostatka urina i magnezija (Mg).

Kamenje kalcijevog oksalata pronađeno u mokraćnom mjehuru psa. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Izvor: Wikimedia Commons.

Odgovor tijela na višak oksalata

Postoje dokazi da i ljudi i životinje reagiraju na višak oksalata povećavajući broj bakterija koje mogu razgraditi oksalat.

Neke od ovih bakterija su Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp., Porphyromonas gingivalis i Bacillus sp., između ostalog i prirodno su prisutni u crijevima.

Prijave

Prema izvorima s kojima su konzultirani, kalcijev oksalat koristi se u oblozi od keramike.

Služi za oblaganje vapnenačkih skulptura i drugih umjetničkih elemenata, a utvrđeno je da poboljšava tvrdoću materijala, smanjuje njegovu poroznost i povećava otpornost na kiseline i lužine.

Italija je eksperimentirala s premazivanjem muzejskih vapnenačkih predmeta kalcijevim oksalatom kako bi ih sačuvala. Autor: Izvor: Moni Quayle. Pixabay.

Problemi u nekim procesima

U industriji celuloze i papira, kalcijev oksalat može formirati razmjere koji uzrokuju mnoge probleme u procesu.

Kako bi se spriječilo njegovo stvaranje u kanalima ili cijevima industrijskih procesa, predložena je enzimska razgradnja oksalne kiseline, pomoću enzima poput oksalat oksidaze.

Također ima tendenciju nakupljanja poput kamena u spremnicima u kojima se proizvodi pivo, odakle se mora ukloniti kako bi se izbjeglo stvaranje mikroorganizama koji piću mogu dati neugodan okus.

rizici

Oksalat u visokim koncentracijama može uzrokovati smrt kod životinja i povremeno kod ljudi, uglavnom zbog svojih korozivnih učinaka.

Nakupljanje oksalata i njegove konjugirane kiseline, oksalne kiseline, može uzrokovati poremećaje poput oštećenja srca, kamenja kalcijevog oksalata, zatajenja bubrega, pa čak i smrti od toksičnosti.

Reference

1. Glasauer, SM i sur. (2013). Metali i metaloidi, transformacija mikroorganizmima. Oksalati. U referentnom modulu za zemaljske sustave i znanosti o okolišu. Oporavljeno od sciencedirect.com.
2. Baumann, JM i Casella, R. (2019). Prevencija kalcijeve nefrolitijaze: utjecaj diureze na kristalizaciju kalcijevog oksalata u mokraći. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA i Confer, AW (2017). Mokraćni sustav. Kalcijev oksalat Kalkuli. U patološkim osnovama veterinarske bolesti (šesto izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Tge Rukovanje oksalatom u tge Tijelo i tge Podrijetlo oksalata u kamenovima s kalcijevim oksalatom. Urol Int, 2019. prosinac 5: 1-10. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. i sur. (2002). Biotehnologija u industriji celuloze i papira. U tijeku biotehnologije. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ i Pevzner, M. (2007). Nefrolitiazu. Kalcijeve kamenje. U Penn Clinical Manual of Urology. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Worcester, EM (1994). Inhibitori rasta kristalnog oksalata u mokraći. J Am Soc Nephrol 1994. nov.; 5 (5 Suppl. 1): S46-53). Oporavak od jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA i Goldfarb, DS (2006). Strategije za sprečavanje kamenca s kalcijevim oksalatom. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
9. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Kalcijev oksalat. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB i sur. (2015). Mikroorganizmi koji razgrađuju oksalat ili enzimi koji razgrađuju oksalat: koja je buduća terapija za enzimsko otapanje kalcijevih oksalata urolita kod rekurentne kamene bolesti? Urolitijaza, 2016. feb; 44 (1): 27-32. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP i sur. (2016). Smanjivanje izlučivanja mokraćnog oksalata radi smanjenja kamene bolesti kalcijevog oksalata. Urolitijaze. 2016. veljača; 44 (1); 27-32. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Kalcijev oksalat: površinski tretman vapnenaca. Časopis za konzervaciju i muzejske studije 4, str. 6-10. Oporavilo sa jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019.). Kalcijev oksalat. Oporavilo s en.wikipedia.org.