Щавелевая кислота

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.

Щавелевая кислота
Общие
Систематическое наименование	Этандиовая кислота
Традиционные названия	Щавелевая кислота
Хим. формула	C2H2O4
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
• сублимации	215 ± 1 ℉
• кипения	100,7 °C
• разложения	100—130[уточнить] °C
• вспышки	166 °C
Мол. теплоёмк.	108,8 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	−817,38 кДж/моль
• сгорания	−251,8 кДж/моль
• растворения	−9,58 кДж/моль
• сублимации	90,58 кДж/моль
Давление пара	0,001 ± 0,001 мм рт.ст.
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $p{K}_a$$pK_{a}$	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
Классификация
Рег. номер CAS	144-62-7
PubChem	971
Рег. номер EINECS	205-634-3
SMILES	C(=O)(C(=O)O)O
InChI	InChI=1S/C2H2O4/c3-1(4)2(5)6/h(H,3,4)(H,5,6) MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N
RTECS	RO2450000
ChEBI	16995
Номер ООН	3261
ChemSpider	946
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	1 3 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

При стандартных условиях, щавелевая кислота — это двухосновная предельная карбоновая кислота, представляющая собой кристаллическое вещество белого цвета.

Соли и сложные эфиры щавелевой кислоты называются оксала́тами.

ИсторияПравить

Впервые щавелевая кислота синтезирована в 1824 году немецким химиком Фридрихом Вёлером из дициана.

Нахождение в природеПравить

В природе содержится в щавеле, ревене, карамболе и некоторых других растениях в свободном виде и в виде оксалатов калия и кальция.

ПолучениеПравить

В промышленности щавелевую кислоту получают окислением углеводов, спиртов и гликолей смесью ${\text{HNO}}_3^{}$${\ce {HNO3}}$  и ${\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}$${\ce {H2SO4}}$  в присутствии ${\text{V}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {V2O5}}$ , либо окислением этилена и ацетилена ${\text{HNO}}_3^{}$${\ce {HNO3}}$  в присутствии ${\text{PdCl}}_2^{}$${\ce {PdCl2}}$  или $\text{Pd}{({\text{NO}}_3^{})}_2^{}$${\ce {Pd(NO3)2}}$ , а также окислением пропилена жидким ${\text{NO}}_2^{}$${\ce {NO2}}$ .

Перспективен способ получения щавелевой кислоты из $\text{CO}$${\ce {CO}}$  и едкого натра через формиат натрия:

$\text{NaOH}+\text{CO}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{HCOONa}\underset{-<!--\; -\; -->{\text{H}}_2^{}}{\overset{}{\to }}$${\ce {NaOH + CO ->[] HCOONa ->[][{\ce {-H_2}}]}}$ 

$⟶<!--\; ⟶\; -->\text{NaOOC}-<!--\; -\; -->\text{COONa}\stackrel{+{\text{H}}^{+}}{\to }\text{HOOC}-<!--\; -\; -->\text{COOH}$${\ce {-> NaOOC-COONa ->[{\ce {+ H^+}}] HOOC-COOH}}$ .

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

$3{\text{C}}_2^{}{\text{H}}_2^{}+8{\text{KMnO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->3\text{KOOC}-<!--\; -\; -->\text{COOK}+8{\text{MnO}}_2^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+2\text{KOH}+2{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {3C2H2 + 8KMnO4 -> 3KOOC-COOK + 8MnO2v + 2KOH + 2H2O}}$ 

$\text{KOOC}-<!--\; -\; -->\text{COOK}+2{\text{H}}^{+}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{HOOC}-<!--\; -\; -->\text{COOH}+2{\text{K}}^{+}$${\ce {KOOC-COOK + 2H^+ -> HOOC-COOH + 2K^+}}$ 

СвойстваПравить

• Энтальпия сгорания (ΔH⁰_сгор) −251,8 кДж/моль
• Температура декарбоксилирования 166—180 °C

ПрименениеПравить

В лабораториях щавелевую кислоту применяют для получения хлороводорода и иодоводорода:

${\text{H}}_2^{}{\text{C}}_2^{}{\text{O}}_4^{}+{\text{Cl}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2\text{HCl}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+2{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {H2C2O4 + Cl2 -> 2HCl\, ^ + 2CO2 ^}}$ .

Также щавелевая кислота используется для лабораторного синтеза диоксида хлора:

$2{\text{KClO}}_3^{}+{\text{H}}_2^{}{\text{C}}_2^{}{\text{O}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{K}}_2^{}{\text{CO}}_3^{}+2{\text{ClO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {2KClO3 + H2C2O4 -> K2CO3 + 2ClO2 ^ + CO2 ^ + H2O}}$ .

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 действиеПравить

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. 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.

У людей щавелевая кислота при приёме перорально имеет минимальную летальную дозу (LD_Lo) 140-150 мг/кг.

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

Токсичность щавелевой кислоты обусловлена почечной недостаточностью, вызванной осаждением в почках твердого оксалата кальция, 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.

ЛитератураПравить

• 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.