Właściwości, struktura, zastosowania, zagrożenia, szczawian wapnia (CaC2O4)

3328
Philip Kelley

Plik szczawian wapnia Jest to związek organiczny utworzony przez pierwiastki węgiel (C), tlen (O) i wapń (Ca). Jego wzór chemiczny to CaCdwaLUB4. Na ogół występuje w trzech uwodnionych formach: mono-, di- i trihydrat. Oznacza to, że odpowiednio jedna, dwie lub trzy cząsteczki wody mają strukturę krystaliczną..

Szczawian wapnia znajduje się w minerałach, roślinach, grzybach i innych żywych istotach, takich jak ssaki, a nawet u ludzi, w wyniku metabolizmu niektórych białek. Można go znaleźć w moczu ludzi i niektórych zwierząt.

Kryształy szczawianu wapnia CaCdwaLUB4 w próbce moczu oglądanej pod mikroskopem. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Niektóre produkty, takie jak szpinak, rabarbar, soja i czekolada, zawierają dużo szczawianów, a gdy je jedzą wrażliwi ludzie, w ich nerkach mogą tworzyć się kamienie szczawianu wapnia..

Kamieniom wapniowym można zapobiecdwaLUB4 w nerkach, jeśli spożywają dużo płynów, zwłaszcza wody, unikając pokarmów bogatych w szczawiany i spożywając te bogate w wapń i magnez.

Szczawian wapnia tworzy niepożądaną zgorzelinę w rurach i zbiornikach w procesach takich jak produkcja masy celulozowej i papieru, a także w browarach.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Nazewnictwo
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Stan fizyczny
    • 3.2 Masa cząsteczkowa
    • 3.3 Temperatura topnienia
    • 3.4 Ciężar właściwy
    • 3.5 Rozpuszczalność
    • 3,6 pH
    • 3.7 Właściwości chemiczne
  • 4 Obecność w przyrodzie
    • 4.1 W minerałach
    • 4.2 U roślin i grzybów
  • 5 Obecność w organizmie człowieka i ssakach
    • 5.1 U ludzi
    • 5.2 Czynniki wpływające na pojawienie się kamieni w nerkach
    • 5.3 Sposoby uniknięcia tworzenia się kamieni szczawianu wapnia
    • 5.4 U zwierząt
    • 5.5 Reakcja organizmu na nadmiar szczawianu
  • 6 zastosowań
    • 6.1 Problemy w niektórych procesach
  • 7 Ryzyka
  • 8 Odniesienia

Struktura

Szczawian wapnia jest tworzony przez jon wapnia Cadwa+ i jon szczawianowy CdwaLUB4dwa-. Anion szczawianowy składa się z dwóch atomów węgla i czterech atomów tlenu. Ujemne ładunki anionu szczawianowego znajdują się na atomach tlenu.

Struktura chemiczna szczawianu wapnia. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

  • Szczawian wapnia
  • Sól wapniowa kwasu szczawiowego
  • Sól wapniowa kwasu etanodiowego

Nieruchomości

Stan fizyczny

Bezbarwne, białe, żółte lub brązowe krystaliczne ciało stałe, które może występować w trzech różnych uwodnionych formach.

Waga molekularna

128,1 g / mol

Temperatura topnienia

Monohydrat szczawianu wapnia rozkłada się w temperaturze 200 ° C.

Dokładna waga

Monohydrat CaCdwaLUB4 •H.dwaO = 2,22 g / cm3

Dihydrat CaCdwaLUB4 •2HdwaO = 1,94 g / cm3

Trihydrat CaCdwaLUB4 •3HdwaO = 1,87 g / cm3

Rozpuszczalność

Prawie nierozpuszczalny w wodzie: 0,00061 g / 100 g wody o temperaturze 20 ° C. Monohydrat rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie.

pH

Wodne roztwory szczawianu wapnia są słabo zasadowe.

Właściwości chemiczne

Szczawian wapnia to sól wapniowa kwasu szczawiowego. Jest to naturalny produkt uboczny metabolizmu, dlatego występuje w ludzkim organizmie bardzo obficie i jest częścią wielu pokarmów.

Kwas szczawiowy i jego sprzężona zasada, szczawian, to silnie utlenione związki organiczne o silnym działaniu chelatującym, to znaczy mogą łatwo łączyć się z jonami dodatnimi o ładunkach +2 lub +3.

Jego wodne roztwory są słabo zasadowe, ponieważ jon szczawianowy ma tendencję do wychwytywania protonów H.+ z wody, która uwalnia jony OH-. Po pobraniu dwóch protonów H.+ jon szczawianowy staje się kwasem szczawiowym HdwadodwaLUB4:

dodwaLUB4dwa- + H.dwaO → HCdwaLUB4- + O-

HCdwaLUB4- + H.dwaO → H.dwadodwaLUB4 + O-

Obecność w przyrodzie

W minerałach

Szczawian wapnia jest najpowszechniejszym szczawianem i występuje w postaci minerałów, takich jak welit, weddelit i kaoksyt..

Whewellit to monohydrat CaCdwaLUB4 •H.dwaLub i jest najbardziej stabilną formą tego związku.

Skała mineralna Whewellit. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Weddellit to dwuwodzian CaCdwaLUB4 •2HdwaO i jest mniej stabilny niż monohydrat.

Kryształy mineralne Weddelitu. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Caoxite to trójwodzian szczawianu wapnia CaCdwaLUB4 •3HdwaLUB.

W roślinach i grzybach

Szczawian wapnia występuje w suchych glebach i liściach, także z grzybami chorobotwórczymi, wolnymi, w symbiozie lub związanymi z roślinami. W tym ostatnim kryształy powstają w wyniku wytrącania się wapnia w postaci szczawianu..

Formacja CaCdwaLUB4 przez grzyby ma istotny wpływ na procesy biologiczne i geochemiczne gleb, stanowiąc rezerwę wapnia dla ekosystemu.

Obecność w organizmie człowieka i ssakach

Szczawian pochodzi z wątroby, czerwonych krwinek lub erytrocytów oraz w mniejszym stopniu z nerek. Powstaje w wyniku metabolizmu aminokwasów (takich jak fenyloalanina i tryptofan) oraz w wyniku utleniania dialdehydu glioksalowego,.

Również witamina C może zostać przekształcona w szczawian, pełniąc swoją funkcję przeciwutleniającą.

Szczawian wapnia znajduje się w kamieniach tworzących się w nerkach ludzi lub zwierząt z chorobą nerek..

Tak zwane kamienie lub kamienie szczawianu wapnia powstają w wyniku krystalizacji lub agregacji CaCdwaLUB4 w moczu przesyconym wapniem i szczawianami. Oznacza to, że mocz zawiera tak dużo wapnia i szczawianu, że nie jest możliwe, aby ten związek pozostał w stanie rozpuszczonym, ale raczej wytrącał się lub przechodził do stanu stałego w postaci kryształów..

W ludziach

Tworzenie się piasku lub kamieni w nerkach to choroba zwana kamicą nerkową; ataki około 10% populacji i około 75% tych kamieni składa się ze szczawianu wapnia CaCdwaLUB4.

Szczawian wapnia może tworzyć kamienie nerkowe. Autor: VSRao. Źródło: Pixabay.

Tworzenie się i wzrost kryształów szczawianu wapnia w nerkach występuje, ponieważ u niektórych osób mocz jest przesycony tą solą. Szczawian wapnia powstaje w kwaśnym moczu przy pH poniżej 6,0.

Przesycenie występuje, gdy wydalanie lub eliminacja tej soli (która jest bardzo słabo rozpuszczalna w wodzie) z moczem następuje w niewielkiej ilości wody..

Czynniki wpływające na wygląd kamieni w nerkach

Do czynników sprzyjających powstawaniu ziaren szczawianu wapnia należą: nadmiar wapnia w moczu lub hiperkalciuria, nadmiar szczawianu w moczu lub hiperoksaluria, składniki pochodzące z diety oraz brak inhibitorów.

Nadmiar szczawianu może wystąpić, gdy spożywa się między innymi duże ilości szpinaku, rabarbaru, soi, orzechów i czekolady..

Czekolada może być źródłem szczawianu wapnia i sprzyjać powstawaniu kamieni w nerkach. Autor: Alexander Stein. Źródło: Pixabay.

Istnieją jednak substancje, które hamują lub zapobiegają powstawaniu kamieni. Związki, które zapobiegają tworzeniu się kamieni, obejmują małe cząsteczki, takie jak cytrynian i pirofosforan, oraz duże cząsteczki, takie jak glikoproteiny i proteoglikany..

Sposoby uniknięcia tworzenia się kamieni szczawianu wapnia

Dobra strategia zapobiegania nawrotom kamieni żwirowych lub szczawianu wapnia obejmuje zwiększenie spożycia płynów, zwiększenie spożycia pokarmów bogatych w wapń (takich jak nabiał) oraz ograniczenie soli kuchennej (NaCl), białka zwierzęcego i pokarmów bogatych w szczawian.

U zwierząt

Od początku 2000 roku obserwuje się wzrost liczby kamieni szczawianu wapnia w układzie moczowym kotów i psów. Wydaje się, że zależy to od rodzaju diety, którą jedzą te zwierzęta i ma związek z kwasowością moczu i niedoborem magnezu (Mg).

Kamienie szczawianu wapnia znalezione w pęcherzu moczowym psa. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Źródło: Wikimedia Commons.

Reakcja organizmu na nadmiar szczawianu

Istnieją dowody na to, że zarówno ludzie, jak i zwierzęta reagują na nadmiar szczawianu, zwiększając liczbę bakterii, które mogą rozkładać szczawian..

Niektóre z tych bakterii są Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp., Porphyromonas gingivalis Y Bacillus sp., między innymi i są naturalnie obecne w jelicie.

Aplikacje

Według konsultowanych źródeł szczawian wapnia jest stosowany w powłokach ceramicznych.

Był używany do pokrywania rzeźb z wapienia i innych elementów artystycznych i stwierdzono, że poprawia twardość materiału, zmniejsza jego porowatość i zwiększa odporność na kwasy i zasady..

Włochy eksperymentowały z powlekaniem muzealnych obiektów wapiennych szczawianem wapnia w celu ich konserwacji. Autor: Źródło: Moni Quayle. Pixabay.

Problemy w niektórych procesach

W przemyśle celulozowo-papierniczym szczawian wapnia może tworzyć kamień, który powoduje wiele problemów w procesie..

Aby zapobiec jego tworzeniu się w przewodach lub rurach procesów przemysłowych, zaproponowano enzymatyczną degradację kwasu szczawiowego za pomocą enzymów, takich jak oksydaza szczawianowa..

Ma również tendencję do gromadzenia się jak kamień w pojemnikach, w których wytwarzane jest piwo, skąd należy je eliminować, aby uniknąć tworzenia się mikroorganizmów, które mogą nadawać napojowi nieprzyjemny smak..

Ryzyka

W wysokich stężeniach szczawian może powodować śmierć zwierząt i czasami ludzi, głównie z powodu jego korozyjnego działania..

Nagromadzenie szczawianu i jego sprzężonego kwasu, kwasu szczawiowego, może powodować zaburzenia, takie jak niewydolność serca, kamienie szczawianu wapnia, niewydolność nerek, a nawet śmierć z powodu toksyczności.

Bibliografia

  1. Glasauer, S.M. et al. (2013). Metale i metaloidy, przemiana przez mikroorganizmy. Szczawiany. W module referencyjnym w systemach Ziemi i naukach o środowisku. Odzyskany z sciencedirect.com.
  2. Baumann, J. M. and Casella, R. (2019). Zapobieganie kamicy nerkowej wapnia: wpływ diurezy na krystalizację szczawianu wapnia w moczu. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Breshears, M.A. and Confer, A.W. (2017). Układ moczowy. Calculi - szczawian wapnia. In Pathologic Basis of Veterinary Disease (wydanie szóste). Odzyskany z sciencedirect.com.
  4. Huang, Y. er al. (2019). Postępowanie ze szczawianem w tge Ciało i pochodzenie szczawianu w kamieniach szczawianu wapnia. Urol Int, 5 grudnia 2019: 1-10. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  5. Nilvebrant, N.-O. et al. (2002). Biotechnologia w przemyśle celulozowo-papierniczym. W toku w biotechnologii. Odzyskany z sciencedirect.com.
  6. Pahira, J.J. i Pevzner, M. (2007). Kamica nerkowa. Kamienie wapniowe. W Penn Clinical Manual of Urology. Odzyskany z sciencedirect.com.
  7. Worcester, E. M. (1994). Inhibitory wzrostu kryształów szczawianu wapnia w moczu. J Am Soc Nephrol, listopad 1994; 5 (5 Suplement 1): S46-53). Odzyskany z jasn.asnjournals.org.
  8. Finkielstein, V.A. i Goldfarb, D.S. (2006). Strategie zapobiegania kamieniom szczawianu wapnia. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  9. NAS. National Library of Medicine. (2019). Szczawian wapnia. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  10. Peck, A.B. et al. (2015). Mikroorganizmy rozkładające szczawian lub enzymy rozkładające szczawian: jaka jest przyszła terapia enzymatycznego rozpuszczania kamieni szczawianu wapnia w nawracającej kamicy? Kamica moczowa, luty 2016; 44 (1): 27-32. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  11. Holames, R.P. et al. (2016). Zmniejszenie wydalania szczawianu z moczem w celu zmniejszenia choroby kamicy szczawianu wapnia. Kamica moczowa. 2016 luty; 44 ust. 1; 27-32. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  12. Cezar, T.M. (1998). Szczawian wapnia: obróbka powierzchniowa wapienia. Journal of Conservation and Museum Studies 4, s. 6–10. Odzyskany z jcms-journal.com.
  13. Wikimedia (2019). Szczawian wapnia. Odzyskany z en.wikipedia.org.

Jeszcze bez komentarzy