Щавелевая кислота: основные характеристики, свойства и принцип действия, влияние на организм человека

^{Щавелевая кислота - двухосновная предельная карбоновая кислота.}

Общая информация про щавелевую кислоту

Вещество впервые было выделено из древесного щавеля в 1745 г. голландским врачом Германом Бурхааве.

Основные характеристики

Щавелевая кислота — это токсичное органическое соединение с формулой H2C2O4, обозначенное в номенклатуре ИЮПАК как этандиовая кислота. Вещество широко распространено в природе: оно содержится в тканях большинства растений в свободном состоянии или в виде оксалатов - малорастворимых солей.

Физико-химические свойства

Этандиовая кислота принадлежит к семейству карбоновых. Ее считают единственно возможным химическим соединением, в котором карбоксильные группы связаны напрямую. Такая структура обуславливает сильные кислотные свойства соединения.

Наиболее распространенной формой вещества является дигидрат в виде бесцветного кристаллического порошка без запаха. Прочные водородные связи делают соединение стабильным в условиях окружающей среды. Водный раствор дигидрата бурно реагирует с сильными основаниями, а при взаимодействии с окислителями или серебром образует взрыво- и пожароопасные продукты.

Вещество является сильным восстановителем, благодаря чему используется для приготовления отбеливателей и протрав.

^{Щавелевая кислота используется для изготовления отбеливателей.}

Роль вещества и принцип действия

Этандиовое соединение - наиболее распространенная органическая кислота, продуцируемая живыми организмами: бактериями, грибами, растениями и животными.

Образование оксалатов в растениях способствует регуляции метаболизма кальция и выведению токсинов. В грибах они контролируют доступность питательных веществ, связывают токсичные медесодержащие компоненты, регулируют некоторые параметры химического состава почвы.

В организмах животных и человека являются промежуточным продуктом важных метаболических процессов.

Влияние на организм человека

Диетологи относят щавелевую кислоту к антипитательным компонентам, т.к. при поступлении с пищей она плохо метаболизируется и может препятствовать усвоению полезных веществ. Однако это соединение в организме человека естественным образом вырабатывается из аскорбиновой и глиоксиловой кислот, что свидетельствует о его важной роли в обмене веществ.

Польза

Этандиовая кислота в умеренных концентрациях оказывает следующие полезные действия:

• принимает участие в образовании урацила - компонента рибонуклеиновых кислот (РНК);
• способствует образованию оротовой кислоты, которая активирует белковый обмен;
• поддерживает сократительную функцию гладкой мускулатуры;
• стимулирует работу нервной системы и мышечных волокон.

^{Щавелевая кислота стимулирует работу нервной системы.}

Возможный вред

Употребление щавелевой кислоты сверх метаболических потребностей сопровождается активным образованием оксалатов. Эти соли также могут поступать в организм из пищевых источников.

Их накопление в живых тканях влечет неблагоприятные последствия:

• ухудшение абсорбции важных минералов: кальция, магния и железа;
• образование камней и повреждение почек;
• развитие воспалительных процессов;
• подавление активности некоторых ферментов.

Употребление большого количества кислоты может вызвать отравление разной степени тяжести. Признаками легкой и средней интоксикации являются боли в мышцах и суставах, кишечные расстройства, ослабление зрения, кровоточивость десен, потемнение мочи и усталость. Прием более 12 г вещества вызывает тяжелое отравление, которое сопровождается болями в полости рта и пищеводе, рвотой и судорогами. Если человек не погибнет, то вскоре у него появятся признаки почечной недостаточности и мочекровия.

Способы получения

Этандиовая кислота широко применяется в аналитической химии и является важным промышленным сырьем. Существует несколько надежных способов получения этого химического соединения.

Естественные: природные источники

Кристаллы оксалатов можно выделить из различных растений: покрытосеменных, голосеменных, водорослей. Большие концентрации солей обнаружены у представителей семейств Кислицевые, Гречиховые, Амарантовые, Сельдереевые, Капустные и др.

^{Водоросли являются природными источниками щавелевой кислоты.}

Водорастворимую соль экстрагируют из растений при 3-часовой выдержке сырья в дистиллированной воде при температуре +70°C. Общий оксалат полностью выделяют в растворе хлороводородной кислоты с концентрацией 2 моль/л при +70°C в течение 3,5 часа.

Лабораторные

В лабораторных условиях этандиовое соединение широко используют в качестве первичного стандарта при кислотно-основном титровании, т.к. его можно точно взвесить. Также оно применяется для выработки различных веществ, используемых в аналитической и органической химии.

Соединение получают путем окисления сахарозы концентрированной азотной кислотой в присутствии небольшого количества катализатора пентаоксида диванадия. Затем гидратированные кристаллы обезвоживают нагреванием или азеотропной перегонкой.

В промышленности

Щавелевая кислота является важным сырьем в различных областях промышленности.

В зависимости от направленности производства и типа отходов соединение получают любым из следующих способов:

• быстрым нагреванием формиата натрия до +360°C;
• окислением органических циклических соединений (углеводов или спиртов) с расщеплением углеродного кольца оксидами азота или азотсодержащими минеральными кислотами;
• окислением свекловичного жома с применением кислородсодержащих азотной и купоросной кислот при участии пентаоксида диванадия в качестве катализатора;
• сбраживанием метанола спорами Aspergillus niger при участии фосфатов щелочных металлов;
• сбраживанием водорослей Chlorella vulgaris грибковыми спорами Aspergillus niger.

^{Щавелевую кислоту получают в промышленности.}

Области применения

Вещество находит множество применений в различных областях промышленности, а также в качестве промежуточного продукта органического синтеза.

Этандиовое соединение используют для решения следующих задач:

• осаждения и разделения фракций редкоземельных металлов в гидрометаллургии;
• борьбы с коррозией металлов;
• производства очистителей различного назначения;
• отбеливания текстильных материалов;
• обесцвечивания и укрепления структуры кожевенных изделий;
• протравливания полиграфических форм перед процессом окрашивания;
• получения реагентов для целей химического анализа.

В медицине

В середине XX ст. предпринимались попытки использовать вещество в качестве кровоостанавливающего средства при внутривенных инъекциях.

Однако оно осаждалось в тканях в виде нерастворимого оксалата кальция и вызывало интоксикацию, поэтому от инфузий отказались.

В современной фармакологии соединение применяют преимущественно для очистки химического сырья. Иногда оксалаты служат антикоагулянтами в образцах крови, взятых для химического анализа. Вещество используют и в производстве лекарственных препаратов: борнеола, террамицина, тетрациклина и некоторых других антибиотиков.

В кулинарии

Некоторые растительные продукты содержат высокие концентрации оксалатов. Например, большое количество солей накапливается в ревене, сельдерее, щавеле. Бесконтрольное употребление такой пищи нежелательно, но маленькие порции способствуют улучшению перистальтики.

Чтобы избежать избыточного осаждения солей, рекомендуется есть сырые продукты. Нагревание пищевого субстрата в процессе кулинарной обработки способствует переходу молекул свободных кислот в оксалаты.

Меры предосторожности: безопасность

Поскольку оксалаты признаны высокотоксичными веществами, в процессе работы с ними необходимо соблюдать меры предосторожности:

1. Использовать средства индивидуальной защиты: специальную одежду, прорезиненные перчатки, респираторы, очки закрытого типа.
2. Проводить опыты в стеклянной посуде.
3. Исключить контакт химиката с пищевыми продуктами.
4. Соблюдать меры пожарной безопасности.
5. Хранить вещество в герметичной полиэтиленовой таре в вентилируемом помещении.

По завершении работ необходимо тщательно промывать руки и лицо мылом и теплой водой.