Interested Article - Щавелевая кислота

Кристаллы дигидрата щавелевой кислоты в приближении
Горсть кристаллов дигидрата щавелевой кислоты

Щаве́левая кислота ( этандио́вая кислота , химическая формула , или ) — органическая кислота средней силы , 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

Получение солей щавелевой кислоты из растений было известно по крайней мере с 1745 года, когда голландский ботаник и врач Герман Бургаве выделил её соль из растения кислица ( лат. Óxalis ). К 1773 году Франсуа Пьер Савари из Фрибура, Швейцария, выделил щавелевую кислоту из её калиевой соли содержащейся в щавеле . В 1776 году шведские химики Карл Вильгельм Шееле и Торберн Улаф Бергман получили щавелевую кислоту путем взаимодействия сахарозы с концентрированной азотной кислотой . Шееле назвал образующуюся кислоту «сахарная кислота». К 1784 году Шееле показал, что «сахарная кислота» и щавелевая кислота из природных источников идентичны.

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 азотной и серной кислот в присутствии , либо окислением этилена и ацетилена азотной кислотой в присутствии хлорида палладия(II) или нитрата палладия(II) , а также окислением пропилена жидким диоксидом азота . Например, в лабораторной практике, реактив, соответствующий квалификации ч. д. а. («чистый для анализа»). можно получить с помощью окисления сахарозы азотной кислотой по реакции:

Перспективен способ получения щавелевой кислоты из оксида углерода(II) и едкого натра через образование формиата натрия , который затем превращают в оксалат натрия при высокой температуре (в присутствии щелочного катализатора), при обработке которого более сильными кислотами получается щавелевая кислота:

Известен также метод получения щавелевой кислоты окислением ацетилена перманганатом калия в нейтральной среде при низкой температуре с последующей обработкой образующейся калиевой соли кислотой :

Физические свойства

Представляет собой бесцветные кристаллы. Кристаллизуется из водных растворов в виде дигидрата H 2 C 2 O 4 ·2H 2 O. Гидрат хорошо растворим в воде и этиловом спирте . При выдерживании над концентрированной серной кислотой , теряет кристаллизационную воду. При 100°C полностью обезвоживается. После возгонки получаются игольчатые кристаллы, что плавятся при температуре 180°C и разлагаются выше этой температуры. Плотность дигидрата составляет 1,653 г/см 3 . Плотность безводного вещества составляет 1,90 г/см 3 (при 17°C).

Испарение раствора щавелевой кислоты и мочевины в молярном отношении 1 к 2 даёт твёрдое соединение состава H 2 C 2 O 4 ·2CO(NH 2 ) 2 .

Химические свойства

Безводная кислота при температурах свыше 180°C разлагается на оксид углерода(IV), оксид углерода(II) и воду:

Оксалат и гидрооксалат ионы являются хелатирующими ионами и могут образовывать комплексы с металлами, например:

Щавелевая кислота относительно сильная кислота по сравнению с другими карбоновыми кислотами :

, p K a = 1,25;
, p K a = 4,14.
Взаимодействие горячего раствора щавелевой кислоты (18—20 % масс.) с металлическим алюминием

Так, щавелевая кислота способна взаимодействовать с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода (однако некоторые из них при комнатной температуре могут быть пассивированы слоем нерастворимых оксалатов):

Вытеснять из солей многие слабые кислоты:

Сильные же кислоты вытесняют щавелевую из её солей:

Реагирует с основными оксидами и гидроксидами с образованием соли и воды:

.

Щавелевая кислота проявляет слабые восстановительные свойства. Например, при долгом кипячении с тетрахлорауратом(III) водорода или её солями, она способна восстановить их до металлического золота. Также способна восстанавливать сильные окислители, например, Mn(VII) до Mn(IV) или Mn(II) и Cr(VI) до Cr(III):

Щавелевая кислота способна реагировать с аммиаком при нагревании в кислой среде с образованием оксамида и воды:

При недостаточной температуре реакция может протекать по-другому:

при этом в растворе вместо оксамида образуется оксалат аммония .

Реагирует с пентахлоридом фосфора с образованием дихлорангидрида щавелевой кислоты хлороводорода и оксихлорида фосфора :

.

Применение

В лабораториях щавелевую кислоту применяют для получения хлороводорода и иодоводорода :

.

Также щавелевая кислота используется для лабораторного синтеза диоксида хлора :

.

Щавелевая кислота и оксалаты находят применение в текстильной и кожевенной промышленности как . Они служат компонентами анодных ванн для нанесения металлических покрытий — алюминия , титана и олова .

Щавелевая кислота и оксалаты являются реагентами, используемыми в аналитической и органической химии. Щавелевая кислота в частности применяется в окислительно-восстановительном и кислотно-основном титрованиях , ибо может стабильно сохранять точную химическую формулу H 2 C 2 O 4 ·2H 2 O. Благодаря этому свойству, щавелевую кислоту используют для создания первичных стандартов .

Входит в составы для удаления ржавчины и оксидных плёнок на металлах.

Щавелевая кислота является важным реагентом в химии лантаноидов . Гидратированные оксалаты лантаноидов легко образуются в сильнокислых растворах в виде плотнокристаллической, легко фильтруемой взвеси , в значительной степени свободной от примесей иных элементов:

.

Пиролиз этих оксалатов даёт оксид металла .

Сложные эфиры щавелевой кислоты — диалкилоксалаты, главным образом и — 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 пчёл от паразитического клеща Варроа.

Особенности обращения и физиологическое действие

Щавелевая кислота и её соли токсичны в высоких концентрациях. Некоторые 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 почечные камни»).

ПДК в воде водоёмов хозяйств бытового пользования — 0,5 мг/дм³. Лимитирующий показатель вредности — общесанитарный.

Щавелевая кислота вызывает ожоги при контакте с кожей, либо при приёме внутрь .

Не является мутагеном или канцерогеном . Опасна в случае вдыхания пыли; 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 — чувство жжения, кашель , хрипы , ларингит , одышку , спазм , воспаление и отёк гортани , воспаление и отёк бронхов, пневмонит , отёк лёгких .

У людей щавелевая кислота при приёме перорально имеет минимальную летальную дозу (LD Lo ) 140—150 мг/кг .

Сообщалось, что смертельная оральная доза для человека составляет от 15 до 30 граммов .

Токсичность щавелевой кислоты обусловлена развитием почечной недостаточности , вызванной осаждением в почках твёрдого практически нерастворимого оксалата кальция , основного компонента 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 этиленгликоля, что, в свою очередь, может привести к острой почечной недостаточности .

Примечания

  1. Eintrag zu (нем.) . In: . Georg Thieme Verlag, abgerufen am {{{Datum}}}.
  2. David R. Lide (Hrsg.): . 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-406.
  3. Eintrag zu Oxalsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2021.
  4. Мануйлов А. В., Демаков П. А., Земцова В. М., Новикова Е. Д., Федоров А. Ю. Органическая химия. Углеводороды / под ред. С. Г. Барам. — Новосибирск, 2021. — С. 144.
  5. Карякин Ю.В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества . — 1974. — С. 205.
  6. Dezhi Qi. Hydrometallurgy of rare earths: extraction and separation. — Amsterdam: Elsevier, 2018. — 797 с. — ISBN 978-0-12-813920-2 .
  7. . www.ilo.org . Дата обращения: 11 декабря 2022. 11 декабря 2022 года.
  8. . Sigma-Aldrich. Дата обращения: 25 апреля 2019. 29 июля 2020 года.
  9. (англ.) . Radiant Indus Chem. Дата обращения: 20 мая 2014. Архивировано из 20 мая 2014 года.
  10. от 25 апреля 2019 на Wayback Machine . cdc.gov
  11. (недоступная ссылка)

Литература

Источник —

Same as Щавелевая кислота