CALCIUMOXALAT (CAC2O4): EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, VERWENDUNG, RISIKEN - CHEMIE - 2025

Das Calciumoxalat ist eine organische Verbindung, die aus den Elementen Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und Calcium (Ca) besteht. Seine chemische Formel lautet CaC ₂ O ₄ . Es kommt im Allgemeinen in seinen drei hydratisierten Formen vor: Mono-, Di- und Trihydrat. Das heißt, mit einem, zwei oder drei Wassermolekülen in seiner Kristallstruktur.

Calciumoxalat kommt in Mineralien, Pflanzen, Pilzen und anderen Lebewesen wie Säugetieren und sogar beim Menschen als Folge des Metabolismus einiger Proteine ​​vor. Es kann im Urin von Menschen und einigen Tieren gefunden werden.

Kristalle von Calciumoxalat CaC ₂ O ₄ in einer unter einem Mikroskop beobachteten Urinprobe. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Einige Lebensmittel wie Spinat, Rhabarber, Soja und Schokolade enthalten viele Oxalate, und wenn empfindliche Menschen sie essen, können sich in ihren Nieren Calciumoxalatsteine ​​bilden.

Sie können das Auftreten von CaC ₂ O ₄ -Steinen in den Nieren vermeiden, indem Sie viel Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zu sich nehmen, Lebensmittel mit hohem Oxalatgehalt meiden und solche konsumieren, die reich an Kalzium und Magnesium sind.

Calciumoxalat bildet in Rohren und Tanks bei Prozessen wie der Zellstoff- und Papierherstellung sowie in Brauereien unerwünschte Ablagerungen.

Struktur

Calciumoxalat wird durch das Calciumion Ca ²⁺ und das Oxalation C ₂ O ₄ ^{2- gebildet} . Das Oxalatanion besteht aus zwei Kohlenstoffatomen und vier Sauerstoffatomen. Die negativen Ladungen des Oxalatanions befinden sich an den Sauerstoffatomen.

Chemische Struktur von Calciumoxalat. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

• Kalziumoxalat
• Oxalsäure-Calciumsalz
• Ethandisäure-Calciumsalz

Eigenschaften

Körperlicher Status

Farbloser, weißer, gelber oder brauner kristalliner Feststoff, der in drei verschiedenen hydratisierten Formen vorliegen kann.

Molekulargewicht

128,1 g / mol

Schmelzpunkt

Calciumoxalatmonohydrat zersetzt sich bei 200 ° C.

Bestimmtes Gewicht

Monohydrat CaC ₂ O _{4 ·} H ₂ O = 2,22 g / cm ³

Dihydrat CaC ₂ O _{4 ·} 2H ₂ O = 1,94 g / cm ³

Trihydrat CaC ₂ O _{4 ·} 3H ₂ O = 1,87 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser fast unlöslich: 0,00061 g / 100 g Wasser bei 20 ° C. Das Monohydrat löst sich in verdünnter Säure.

pH

Wässrige Lösungen von Calciumoxalat sind schwach basisch.

Chemische Eigenschaften

Calciumoxalat ist das Calciumsalz der Oxalsäure. Dies ist ein natürliches Nebenprodukt des Stoffwechsels, daher kommt es im menschlichen Körper sehr häufig vor und ist Teil vieler Lebensmittel.

Oxalsäure und ihre konjugierte Base Oxalat sind hochoxidierte organische Verbindungen mit starker Chelatbildungsaktivität, dh sie können sich leicht mit positiven Ionen mit Ladungen von +2 oder +3 verbinden.

Ihre wässrigen Lösungen sind schwach basisch, da das Oxalation dazu neigt, H ⁺ Protonen aus dem Wasser zu entnehmen , wodurch OH ^- Ionen freigesetzt werden . Nach Aufnahme von zwei H ⁺ Protonen wird das Oxalation zu Oxalsäure 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 ^-

Präsenz in der Natur

In Mineralien

Calciumoxalat ist das häufigste Oxalat und kommt in Form der Mineralien Whewellit, Weddellit und Caoxit vor.

Whewellit ist das Monohydrat CaC ₂ O _{4 ·} H ₂ O und die stabilste Form dieser Verbindung.

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

Weddellit ist das Dihydrat CaC ₂ O _{4 ·} 2H ₂ O und weniger stabil als das Monohydrat.

Weddelit-Mineralkristalle. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Caoxit ist Calciumoxalat-Trihydrat CaC ₂ O _{4 ·} 3H ₂ O.

In Pflanzen und Pilzen

Calciumoxalat wird in Verbindung mit trockenen Böden und Blättern gefunden, auch mit pathogenen Pilzen, frei, in Symbiose oder in Verbindung mit Pflanzen. In letzterem werden Kristalle durch Ausfällung von Calcium in Form seines Oxalats gebildet.

Die Bildung von CaC ₂ O ₄ durch Pilze hat einen wichtigen Einfluss auf die biologischen und geochemischen Prozesse von Böden, da es eine Calciumreserve für das Ökosystem darstellt.

Präsenz im menschlichen Körper und bei Säugetieren

Oxalat stammt aus der Leber, aus roten Blutkörperchen oder Erythrozyten und in geringerem Maße aus der Niere. Es entsteht aus dem Metabolismus von Aminosäuren (wie Phenylalanin und Tryptophan) und durch Oxidation von Glyoxaldialdehyd.

Auch Vitamin C kann bei Ausübung seiner antioxidativen Funktion in Oxalat umgewandelt werden.

Calciumoxalat kommt in Steinen vor, die sich in den Nieren von Menschen oder Tieren mit Nierenerkrankungen bilden.

Die sogenannten Calciumoxalatsteine ​​oder -steine ​​werden durch Kristallisation oder Aggregation von CaC ₂ O ₄ in mit Calcium und Oxalat übersättigtem Urin gebildet. Dies bedeutet, dass der Urin so viel Kalzium und Oxalat enthält, dass diese Verbindung nicht gelöst bleiben kann, sondern in Form von Kristallen ausfällt oder fest wird.

In Menschen

Die Bildung von Körnern oder Steinen in den Nieren ist eine Krankheit, die als Nephrolithiasis bezeichnet wird. Es befällt ungefähr 10% der Bevölkerung und ungefähr 75% dieser Steine ​​bestehen aus Calciumoxalat CaC ₂ O ₄ .

Calciumoxalat kann Nierensteine ​​bilden. Autor: VSRao. Quelle: Pixabay.

Die Bildung und das Wachstum von Calciumoxalatkristallen in der Niere treten auf, weil bei einigen Menschen der Urin mit diesem Salz übersättigt ist. Calciumoxalat entwickelt sich im sauren Urin bei einem pH-Wert von weniger als 6,0.

Übersättigung tritt auf, wenn die Ausscheidung oder Eliminierung dieses Salzes (das in Wasser sehr schlecht löslich ist) im Urin in einem kleinen Wasservolumen erfolgt.

Faktoren, die das Erscheinungsbild von Steinen in den Nieren beeinflussen

Zu den Faktoren, die die Bildung von Calciumoxalatkorn begünstigen, gehören überschüssiges Calcium im Urin oder Hypercalciurie, überschüssiges Oxalat im Urin oder Hyperoxalurie, aus der Nahrung stammende Elemente und das Fehlen von Inhibitoren.

Überschüssiges Oxalat kann auftreten, wenn unter anderem große Mengen an Spinat, Rhabarber, Soja, Nüssen und Schokolade gegessen werden.

Schokolade kann eine Quelle für Kalziumoxalat sein und das Auftreten von Steinen in den Nieren fördern. Verfasser: Alexander Stein. Quelle: Pixabay.

Es gibt jedoch Substanzen, die das Auftreten von Steinbildung hemmen oder verhindern. Zu den Verbindungen, die die Steinbildung verhindern, gehören kleine Moleküle wie Citrat und Pyrophosphat sowie große Moleküle wie Glykoproteine ​​und Proteoglykane.

Möglichkeiten zur Vermeidung der Bildung von Calciumoxalatsteinen

Eine gute Strategie, um das Wiederauftreten von Sand- oder Kalziumoxalatsteinen zu verhindern, besteht darin, die Flüssigkeitsaufnahme zu erhöhen, die Aufnahme von kalziumreichen Lebensmitteln (wie Milchprodukten) zu erhöhen und das tierische Eiweiß (NaCl) einzuschränken und Lebensmittel, die reich an Oxalat sind.

Bei Tieren

Seit Anfang des Jahres 2000 wurde im Harnsystem von Katzen und Hunden ein Anstieg der Calciumoxalatsteine ​​beobachtet. Es scheint, dass dies von der Art der Ernährung abhängt, die diese Tiere essen, und mit dem Säuregehalt des Urins und dem Magnesium (Mg) -Mangel zu tun hat.

Calciumoxalatsteine ​​in der Harnblase eines Hundes. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Quelle: Wikimedia Commons.

Körperreaktion auf überschüssiges Oxalat

Es gibt Hinweise darauf, dass sowohl Menschen als auch Tiere auf überschüssiges Oxalat reagieren, indem sie die Anzahl der Bakterien erhöhen, die Oxalat abbauen können.

Einige dieser Bakterien sind Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis und Bacillus sp. unter anderem und sind natürlich im Darm vorhanden.

Anwendungen

Nach den konsultierten Quellen wird Calciumoxalat bei der Beschichtung von Keramik verwendet.

Es wurde verwendet, um Kalksteinskulpturen und andere künstlerische Elemente zu beschichten, und es wurde festgestellt, dass es die Härte des Materials verbessert, seine Porosität verringert und seine Beständigkeit gegen Säuren und Laugen erhöht.

Italien hat experimentiert, um Kalksteinobjekte im Museum mit Calciumoxalat zu beschichten, um sie zu konservieren. Autor: Quelle: Moni Quayle. Pixabay.

Probleme in einigen Prozessen

In der Zellstoff- und Papierindustrie kann Calciumoxalat Zunder bilden, der viele Probleme im Prozess verursacht.

Um seine Bildung in den Kanälen oder Rohren industrieller Prozesse zu verhindern, wurde der enzymatische Abbau von Oxalsäure mittels Enzymen wie Oxalatoxidase vorgeschlagen.

Es neigt auch dazu, sich wie Stein in den Behältern anzusammeln, in denen Bier hergestellt wird. Dort muss es entfernt werden, um die Bildung von Mikroorganismen zu vermeiden, die dem Getränk einen unangenehmen Geschmack verleihen können.

Risiken

In hohen Konzentrationen kann Oxalat bei Tieren und gelegentlich beim Menschen zum Tod führen, hauptsächlich aufgrund seiner ätzenden Wirkung.

Die Anreicherung von Oxalat und seiner konjugierten Säure, Oxalsäure, kann Störungen wie Herzfehlfunktionen, Calciumoxalatsteine, Nierenversagen und sogar den Tod durch Toxizität verursachen.

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