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草酸

 老梧桐 2010-10-04

草酸

科技名词定义

中文名称:
草酸
英文名称:
oxalic acid
定义:
人体中维生素C的一种代谢物。甘氨酸氧化脱氨而生成的乙醛酸,如进一步代谢障碍也可氧化成草酸,甚至可与钙离子结合沉淀而致尿路结石。各种植物都含有草酸,以菠菜、茶叶中含量多。可从草酰乙酸水解,异柠檬酸降解等方式生成。
所属学科:
生物化学与分子生物学(一级学科);新陈代谢(二级学科)

百科名片

  
草酸结构式

草酸,即乙二酸,最简单的二元酸。结构简式HOOCCOOH。它一般是无色透明结晶,对人体有害,会使人体内的酸碱度失去平衡,影响儿童的发育,草酸在工业中有重要作用,草酸可以除锈。草酸遍布于自然界,常以草酸盐形式存在于植物如伏牛花、羊蹄草、酢浆草和酸模草的细胞膜,几乎所有的植物都含有草酸钙。

目录

基本信息
简介
工业制法
用途
  1. 作漂白剂
  2. 作还原剂
  3. 作媒染剂
  4. 除锈功能
毒性
危害
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基本信息

  
  

名称:草酸
  又称:乙二酸;修酸
  英文名称:Oxalic acid;Ethanedioic acid;Dicarboxylic acid
  分子式:H2C2O4
  结构简式:HOOCCOOH;
  分子量:90.04
  结构:见右图
  官能团:—COOH(羧基)
  溶液中离子组分:C2O4 2-(草酸根离子),H+(氢离子), HC2O4-(草酸氢根离子)
  CAS No.:144-62-7;6153-56-6(二水合物)
  
  

性状:无色透明结晶或粉末。其晶体结构有两种形态,即α型(菱形)和β型(单斜晶形)。无嗅,味酸。
  熔点:α型:189.5℃,β型:182℃
  沸点: [分子立体模型] 沸点150℃(升华)。
  相对密度:1.653(二水物),1.9(无水物)。α型:1.900,β型:1.895
  折射率:1.540
  稳定性:189.5℃分解
  溶解情况:易溶于乙醇。溶于水。微溶于乙醚。不溶于苯和氯仿。
  其它性质:草酸在100℃开始升华,125℃时迅速升华,157℃时大量升华,并开始分解。
  可与碱反应,可以发生酯化、酰卤化、酰胺化反应。也可以发生还原反应,受热发生脱羧反应。无水草酸有吸湿性。草酸能与许多金属形成溶于水的络合物。
  酸性
  草酸的酸性比醋酸(乙酸)强10000 倍,是有机酸中的强酸。其一级电离常数Ka1=5.9×10^-2 ,二级电离常数Ka2=6.4×10^-5。具有酸的通性。能与碱发生中和,能使指示剂变色,能与碳酸根作用放出二氧化碳。
  还原性
  草酸根具有很强的还原性,与氧化剂作用易被氧化成二氧化碳和水[1]。可以使酸性高锰酸钾(KMnO4)溶液褪色,并将其还原成2价锰离子。这一反应在定量分析中被用作测定高锰酸钾浓度的方法。草酸还可以洗去溅在布条上的墨水迹。
  不稳定性
  草酸在189.5℃或遇浓硫酸会分解生成二氧化碳、一氧化碳和水。
  HOOCCOOH====CO2↑+CO↑+H2O
  实验室可以利用此反应来制取一氧化碳气体。
  草酸氢铵200度时分解为二氧化碳、一氧化碳、氨气和水
  毒性
  草酸有毒。对皮肤、粘膜有刺激及腐蚀作用,极易经表皮、粘膜吸收引起中毒。空气中最高容许浓度为1m g/m3。
  酯化反应
  乙二酸可以跟醇反应生成酯。比如乙二酸跟乙醇反应生成乙二酸二乙酯。

简介

  草酸又名乙二酸,是最简单的二元酸。晶体受热至100℃时失去结晶水,成为无水草酸。无水草酸的熔点为189.5℃,能溶于水或乙醇,不溶于乙醚。实验室可以利用草酸受热分解来制取一氧化碳气体。在人尿中也含有少量草酸,草酸钙是尿道结石的主要成分。最简单的二元酸。分子式HOOCCOOH。广泛存在于自然界中,特别是植物中,例如草本植物、大黄属植物、酢浆草、菠菜等,并常以钾盐的形式存在。在人或肉食动物的尿中,草酸以钙盐或草尿酸的形式存在。此外,肾和膀胱结石中也含有草酸钙。无水草酸为无色晶体,有吸湿性;熔点189.5℃;在约157℃时升华;易溶于水,能溶于乙醚。商品草酸含两分子结晶水;无色晶体;熔点101.5℃,加热至100℃可失去结晶水;微溶于乙醚。草酸分子中两个羧基直接相连,具有一些特殊性质,例如,草酸具有还原性,可使高锰酸钾还原成二价锰,这一反应在定量分析中被用作测定高锰酸钾浓度的方法;草酸还可用作纤维、油脂和制革工业的漂白剂,也是利用它的还原性。草酸受热发生脱羧脱水,生成二氧化碳、一氧化碳和水。草酸能与许多金属形成溶于水的络合物。
  草酸遍布于自然界,常以草酸盐形式存在于植物如伏牛花、羊蹄草、酢浆草和酸模草的细胞膜,几乎所有的植物都含有草酸钙。草酸是植物特别是草本植物常具有的成分,多以钾盐或钙盐的形式存在。秋海棠、芭蕉中以游离酸的形式存在。
  工业上是由一氧化碳与氢氧化钠作用,先生成甲酸钠,再经迅速加热至300℃,即转变成草酸。将木屑等碳水化合物与浓氢氧化钠水溶液于240~285℃共热,也可生成草酸钠。在钒催化下碳水化合物经浓硝酸氧化,最终产物也是草酸。草酸可作铁锈、墨水迹的清洗剂和金属抛光剂。草酸锑可作媒染剂,草酸铁铵是印制蓝图的药剂。
  常见的草酸盐:
  1、草酸钠 2、草酸钾 3、草酸钙 4、草酸亚铁 5、草酸锑 6、草酸氢铵

工业制法

  草酸工业化生产方法主要有:甲酸钠法、氧化法、羰基合成法、乙二醇氧化法、丙烯氧化法、一氧化碳偶联法。
  1.甲酸钠法一氧化碳净化后在加压情况下与氢氧化钠反应,生成甲酸钠,然后经高温脱氢生成草酸钠,草酸钠再经铅化(或钙化)、酸化、结晶和脱水干燥等工序,得到成品草酸。一氧化碳与氢氧化钠合成压力一般为1.8-2.0MPa。脱氢温度为400℃。
  2.氧化法以淀粉或葡萄糖母液为原料,在矾触媒存在下,与硝酸-硫酸进行氧化反应得草酸。废气中的氧化氮送吸收塔回收生成稀硝酸。
  3.羰基合成法一氧化碳经提纯到90%以上,在钯催化剂存在下与丁醇发生羰基化反应,生成草酸二丁酯,然后通过水解得到草酸,此法分为液相法和气相法两种,气相法反应条件较低,反应压力为300-400kPa。而液相法反应压力为13.0-15.0MPa。
  4.乙二醇氧化法以乙二醇为原料,在硝酸和硫酸存在下,用空气氧化而得。
  5.丙烯氧化法 氧化过程分两步进行。第一步用硝酸氧化,使丙烯转化为α-硝基乳酸;然后进一步催化氧化得到草酸。第二步也可采用混酸为氧化剂。丙烯氧化法生产工业级草酸二水化合物,以丙烯计总收率大于90%。
  原料消耗定额:焦炭(84%)510kg/t、硫酸(100%)950kg/t、烧碱(100%)920kg/t。
  自然界中草酸通常以盐的形式存在于许多植物细胞膜中。从前工业上用木屑和强碱在240~250℃共熔,首先制取草酸盐,再经酸化即得草酸。后来,采用甲酸钠脱氢法生产草酸。工业上取一氧化碳(如黄磷生产尾气)经苛性钠吸收后,制得甲酸钠,后者在380℃下脱氢得到草酸钠,再经石灰、硫酸处理,制成草酸。反应式为:
  

用途

作漂白剂

  草酸主要用作还原剂和漂白剂,
  用于生产抗菌素和冰片等药物以及提炼稀有金属的溶剂、染料还原剂、鞣革剂等。
  草酸还可用于钴-钼-铝催化剂的生产、金属和大理石的清洗及纺织品的漂白。
  用于金属表面清洗和处理,稀土元素提取、纺织印染、皮革加工、催化剂制备等。

作还原剂

  在有机合成工业主要用于生产对苯二酚季戊四醇草酸钴草酸镍没食子酸等化工产品。
  塑料工业用于生产聚氯乙烯氨基塑料脲醛塑料、漆片等。
  染料工业用于制造盐基品绿等。
  印染工业可代替乙酸,用作色素染料的显色助染剂、漂白剂。
  医药工业用于制造金霉素土霉素四环素链霉素麻黄素
  此外,草酸还可用于合成各种草酸酯、草酸盐和草酰胺等产品,而以草酸二乙酯及草酸钠、草酸钙等产量最大。

作媒染剂

  草酸锑可作媒染剂,草酸铁铵是印制蓝图的药剂。

除锈功能

  草酸可用来除锈。并且生成的酸式草酸盐溶解度很大,但有一定毒性。使用时,不要吃或喝就行了。 皮肤接触草酸后, 应及时用水清洗。
  不过使用时要小心,草酸对不锈钢有较强的腐蚀性。浓度高的草酸也容易腐蚀手。
  草酸可以除锈, 到卖化学试剂的店里买一瓶草酸,取一些,用温水配成的溶液在锈渍上擦。卖草酸的店里,一般还卖些医药器械,玻璃仪器.草酸可以除锈,但有一定毒性.溶于水和酒精,使用时,不要吃或喝就行了.
  然后用金相砂纸擦,最后喷涂油漆。

毒性

  草酸学名乙二酸,化学式HOOC-COOH。在我们身边,草酸一般用作除锈剂或者可以除去白衣衫上的墨水污迹,而它其实也是一种可以能致人死命的危险的化学物质。可是大家知道平时爱吃的巧克力中也含有草酸吗?不要慌张,这种危险情况极少出现。我们每天都通过许多不同渠道摄入草酸,草酸在很多食品中都有少量存在,而在少数食品中含量很高。可可就属于含量最高的食品之一,,每100克可可中含有500毫克草酸;绿色蔬菜中的草酸含量一般很高,每100克菠菜含600毫克,大黄含500毫克,甜菜、花生、茶中也有较多的草酸。平均一个人一天大约摄入150毫克草酸,而草酸的致死剂量是1500毫克左右。
  大黄在美国曾被称为“食用大黄”,在过去,人们常把它和糖放在一起炖了吃。大黄最出名的特性是治疗便秘,因为它含有能刺激肠道排出自然毒素的物质——草酸。一碗炖烂的大黄里含有的草酸已经接近于使人中毒的剂量。第一次世界大战期间,由于有人把大黄叶当作蔬菜吃,以至于草酸中毒身亡。而吃巧克力则无须担心,无论你对巧克力多么喜爱,但巧克力中的草酸含量太低,就是你吃的无法下咽的时候,体内的草酸含量达不到让你腹泻的程度。
  在大黄流行的时候,烹制大黄食品方法层出不穷,曾经使用铝锅来炖大黄,发现意想不到的好处:它能把铝锅“炖”的很干净。之所以有这样的效果,是因为草酸能把铝锅氧化膜和表面金属溶解掉。当然,这种方法还会使食者摄取铝元素造成潜在的危害。
  草酸这种与金属相互作用的特性还能解释其他一些令人惊奇的反常现象,这也是营养学家总是说大黄不利于健康的原因:草酸与一些人体必需的无机盐发生相互作用,比如铁离子、镁离子,尤其是钙离子。在我们日常的营养食谱中,菠菜是一种富含铁的蔬菜,的确,菠菜里所含有铁元素要高于其他多数蔬菜,100克菠菜含有4毫克的铁!尽管如此,但它所含有的草酸会使95%的铁元素不能对人体产生有益的影响,也就是说人们只能吸收其中的5%的铁元素。著名卡通人物“大力水手”把他的神力归功于菠菜,其实这不过是个错误的观念。有科学家认为,不论采用什么方法,菠菜只能当作一种普通的蔬菜来吃,除了能从中得到适量的植物蛋白和一点VC外,很难得到什么无机盐营养。镁离子是叶绿素的中心金属离子,烹调绿色蔬菜时倘若盖上锅盖,由于草酸和镁离子结合,使炒出来的蔬菜发黄,所以朝绿色蔬菜时打开锅盖,让草酸能及时挥发出去,保持蔬菜的色泽。
  草酸的致命之处在于它能使人体血液中的钙离子含量降低到临界水平。大家都知道钙对血液保持稳定的酸度和黏度起着至关重要的作用,并对磷酸盐在体内的运送和凝结也起关键作用。如果草酸中毒了,该如何解毒可能是各位所关心的!从化学平衡角度考虑,我们应该及时补充血液中钙离子,而电视广告中一度成为热点的葡萄糖酸钙恰是对症下药的解毒剂。即使体内的草酸含量还不足以使人有性命之忧,但它对钙离子的作用还是不容忽视,因为它能形成不溶性的草酸钙,其晶体会在膀胱、肾脏等器官内长成结石,使人十分痛苦。虽然我们平时可以避免过多食用以上食品,但我们不可能完全把草酸排除在体外,因为人们可以从其他渠道获得。例如著名化学家鲍林就曾经提倡服用大量VC来预防感冒,非典时期保健学家也建议用VC增强身体抵抗力;但物极必反,对于过剩的VC,我们的体内是无法储存的,而它就可以转化为草酸。所以摄入过量的VC,容易引起腹泻,甚至可能患上肾结石。如果平时我们摄取水的量太少,上述情况就很可能发生。

危害

  草酸的危害和使用时的注意事项
  草酸在人体内不容易被氧化分解掉,经代谢作用后形成的产物,属于酸性物质,可导致人体内酸碱度失去平衡,吃得过多还会中毒。
  而且草酸在人体内如果遇上钙和锌便生成草酸钙和草酸锌,不易吸收而排出体外,影响钙与锌的吸收。
  儿童生长发育需要大量的钙和锌。如果体内缺乏钙和锌,不仅可导致骨骼、牙齿发育不良,而且还会影响智力发育。
  过量摄入草酸还会造成结石
  取一些草酸,用温水配成的溶液在锈渍上擦即可。

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