Щавелевая кислота
| Щавелевая кислота | |
|---|---|
  | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Этандиовая кислота |
| Традиционные названия | Щавелевая кислота |
| Рац. формула | HOOC−COOH |
| Физические свойства | |
| Состояние | Кристаллическое |
| Молярная масса |
90,04; 126,0625 (дигидрат) г/моль |
| Плотность | 1,36 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 189,5 °C |
| • разложения | 100—130[уточнить] °C |
| • вспышки | 166 °C |
| Мол. теплоёмк. | 108,8 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −817,38 кДж/моль |
| • растворения | −9,58 кДж/моль |
| • сублимации | 90,58 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Константа диссоциации кислоты [math]\displaystyle{ pK_a }[/math] | 1,25; 4,14 |
| Растворимость | |
| • в воде |
10 г/100 г (20 °C); 25 г/100 г (44,5 °C); 120 г/100 г (100 °C) |
| Структура | |
| Кристаллическая структура | Моноклинная |
| Дипольный момент | 0,1⋅10−30 Кл·м |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 0,5 мг/дм3 (в воде водоёмов хозяйств бытового пользования) |
| ЛД50 | 149,4 мг/кг |
| Токсичность | ирритант |
| Сигнальное слово | Опасно |
| Пиктограммы СГС |
Пиктограммы СГС:    |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Щавéлевая кислота (этандиóвая кислота, химическая формула — C2H2O4, или HOOC—COOH) — cильная химическая органическая кислота, относящаяся к классу предельных карбоновых кислот. Является простейшей двухосновной карбоновой кислотой.
При стандартных условиях, щавелевая кислота — это двухосновная предельная карбоновая кислота, представляющая собой кристаллическое вещество белого цвета.
Соли и сложные эфиры щавелевой кислоты называются оксала́тами.
История
Впервые щавелевая кислота синтезирована в 1824 году немецким химиком Фридрихом Вёлером из дициана.
Нахождение в природе
В природе содержится в щавеле, ревене, карамболе и некоторых других растениях в свободном виде и в виде оксалатов калия и кальция.
Получение
В промышленности щавелевую кислоту получают окислением углеводов, спиртов и гликолей смесью [math]\ce{ HNO3 }[/math] и [math]\ce{ H2SO4 }[/math] в присутствии [math]\ce{ V2O5 }[/math], либо окислением этилена и ацетилена [math]\ce{ HNO3 }[/math] в присутствии [math]\ce{ PdCl2 }[/math] или [math]\ce{ Pd(NO3)2 }[/math], а также окислением пропилена жидким [math]\ce{ NO2 }[/math].
Перспективен способ получения щавелевой кислоты из [math]\ce{ CO }[/math] и едкого натра через формиат натрия:
- [math]\ce{ NaOH + CO ->[] HCOONa ->[][\ce{-H_2}] }[/math]
- [math]\ce{ -> NaOOC-COONa ->[\ce{+ H^+}] HOOC-COOH }[/math].
Известен также метод получения щавелевой кислоты окислением ацетилена перманганатом калия в нейтральной среде при низкой температуре с последующей обработкой кислотой[1]:
[math]\ce{ 3C2H2 + 8KMnO4 -> 3KOOC-COOK + 8MnO2v + 2KOH + 2H2O }[/math]
[math]\ce{ KOOC-COOK + 2H^+ -> HOOC-COOH + 2K^+ }[/math]
Свойства
- Энтальпия сгорания (ΔH0сгор) −251,8 кДж/моль
- Температура декарбоксилирования 166—180 °C
Применение
В лабораториях щавелевую кислоту применяют для получения хлороводорода и иодоводорода:
- [math]\ce{ H2C2O4 + Cl2 -> 2HCl\, ^ + 2CO2 ^ }[/math].
Также щавелевая кислота используется для лабораторного синтеза диоксида хлора:
- [math]\ce{ 2KClO3 + H2C2O4 -> K2CO3 + 2ClO2 ^ + CO2 ^ + H2O }[/math].
Щавелевая кислота и оксалаты находят применение в текстильной и кожевенной промышленности как протрава. Они служат компонентами анодных ванн для осаждения металлических покрытий — алюминия, титана и олова.
Щавелевая кислота и оксалаты являются реагентами, используемыми в аналитической и органической химии. Они входят в составы для удаления ржавчины и оксидных плёнок на металле; применяются для осаждения из раствора редкоземельных элементов.
Производные щавелевой кислоты — диалкилоксалаты, главным образом диэтилоксалат и дибутилоксалат — применяются как растворители целлюлозы. Ряд сложных эфиров щавелевой кислоты и соединений группы замещённых фенолов используются как хемилюминесцентные реагенты.
Щавелевая кислота используется в пчеловодстве для защиты от клеща Варроа.
Особенности обращения и физиологическое действие
Щавелевая кислота и её соли токсичны в высоких концентрациях. Некоторые соли щавелевой кислоты, — оксалаты, в частности, оксалат кальция и оксалат магния очень плохо растворимы в воде и оседают в почечных лоханках в виде конкрементов различного размера (в виде песка, камней), иногда причудливой формы (так называемые коралловые камни).
ПДК в воде водоёмов хозяйств бытового пользования — 0,5 мг/дм³. Лимитирующий показатель вредности — общесанитарный.
Щавелевая кислота вызывает ожоги при контакте с ней либо при приёме внутрь[2]. Она не является мутагеном или канцерогеном; является опасной в случае вдыхания; опасна и чрезвычайно разрушительна по отношению к биологическим тканям слизистых оболочек и верхних дыхательных путей. Опасна в случае проглатывания в чистом виде; вызывает химические ожоги при контакте с кожей или попадании в глаза. Симптомы включают чувство жжения, кашель, хрипы, ларингит, одышку, спазм, воспаление и отёк гортани, воспаление и отёк бронхов, пневмонит, отёк легких[3].
У людей щавелевая кислота при приёме перорально имеет минимальную летальную дозу (LDLo) 140-150 мг/кг[4].
Сообщалось, что смертельная оральная доза составляет от 15 до 30 граммов[5].
Токсичность щавелевой кислоты обусловлена почечной недостаточностью, вызванной осаждением в почках твердого оксалата кальция[6], основного компонента кальциевых камней в почках. Щавелевая кислота также может вызывать боль в суставах из-за образования в них аналогичных отложений (аналогично подагре). Приём внутрь больших количеств этиленгликоля приводит к образованию щавелевой кислоты в организме в качестве метаболита, что, в свою очередь, может привести к острой почечной недостаточности.
Примечания
- ↑ А. В. Мануйлов, П. А. Демаков, В. М. Земцова, Е. Д. Новикова, А. Ю. Федоров. Органическая химия. Углеводороды / под ред. С. Г. Барам. — Новосибирск, 2021. — С. 144.
- ↑ ICSC 0529 - ЩАВЕЛЕВАЯ КИСЛОТА. www.ilo.org. Дата обращения: 11 декабря 2022.
- ↑ Oxalic acid dihydrate. MSDS. Sigma-Aldrich.
- ↑ Oxalic Acid Material Safety Data Sheet (англ.) (недоступная ссылка). Radiant Indus Chem. Дата обращения: 20 мая 2014. Архивировано 20 мая 2014 года.
- ↑ «CDC — Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH): Oxalic acid — NIOSH Publications and Products». cdc.gov
- ↑ EMEA Committee for veterinary medicinal products, oxalic acid summary report, December 2003
Литература
- Тутурин Н. Н.,. Щавелевая кислота // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Арциховский В. М. Щавелевая кислота в растениях // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Зефиров Н. С. и др. Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. — Т. 5: Три — Ятр. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.