CALCIUMOXALAAT (CAC2O4): EIGENSCHAPPEN, STRUCTUUR, GEBRUIK, RISICO'S - CHEMIE - 2026

Het calciumoxalaat is een organische verbinding die bestaat uit de elementen koolstof (C), zuurstof (O) en calcium (Ca). De chemische formule is CaC ₂ O ₄ . Het wordt algemeen aangetroffen in zijn drie gehydrateerde vormen: mono-, di- en trihydraat. Dat wil zeggen, met respectievelijk één, twee of drie watermoleculen in zijn kristallijne structuur.

Calciumoxalaat wordt aangetroffen in mineralen, planten, schimmels en andere levende wezens zoals zoogdieren en zelfs bij mensen als gevolg van het metabolisme van sommige eiwitten. Het kan worden gevonden in de urine van mensen en sommige dieren.

Kristallen van calciumoxalaat CaC ₂ O ₄ in een urinemonster waargenomen onder een microscoop. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.

Sommige voedingsmiddelen zoals spinazie, rabarber, soja en chocolade bevatten veel oxalaten, en als gevoelige mensen ze eten, kunnen zich calciumoxalaatstenen in hun nieren vormen.

U kunt het verschijnen van CaC ₂ O _4- stenen in de nieren voorkomen door veel vloeistoffen in te nemen, vooral water, voedingsmiddelen met veel oxalaten te vermijden en door voedingsmiddelen die rijk zijn aan calcium en magnesium te consumeren.

Calciumoxalaat vormt ongewenste kalkaanslag in leidingen en tanks in processen zoals de productie van pulp en papier, en ook in brouwerijen.

Structuur

Calciumoxalaat wordt gevormd door het calciumion Ca ²⁺ en het oxalaation C ₂ O ₄ ^2- . Het oxalaatanion bestaat uit twee koolstofatomen en vier zuurstofatomen. De negatieve ladingen van het oxalaatanion bevinden zich op de zuurstofatomen.

Chemische structuur van calciumoxalaat. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). Bron: Wikimedia Commons.

Nomenclatuur

• Calciumoxalaat
• Oxaalzuur calciumzout
• Ethaandizuur calciumzout

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze, witte, gele of bruine kristallijne vaste stof die in drie verschillende gehydrateerde vormen kan zijn.

Molecuulgewicht

128,1 g / mol

Smeltpunt

Calciumoxalaat-monohydraat ontleedt bij 200 ° C.

Specifiek gewicht

Monohydraat CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2,22 g / cm ³

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

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

Oplosbaarheid

Bijna onoplosbaar in water: 0,00061 g / 100 g water bij 20 ° C. Het monohydraat lost op in verdund zuur.

pH

Waterige oplossingen van calciumoxalaat zijn zwak basisch.

Chemische eigenschappen

Calciumoxalaat is het calciumzout van oxaalzuur. Dit is een natuurlijk bijproduct van het metabolisme, dus het is zeer overvloedig aanwezig in het menselijk lichaam en maakt deel uit van veel voedingsmiddelen.

Oxaalzuur en zijn geconjugeerde base, oxalaat, zijn sterk geoxideerde organische verbindingen met een krachtige chelerende werking, dat wil zeggen dat ze gemakkelijk kunnen worden gecombineerd met positieve ionen met ladingen van +2 of +3.

Hun waterige oplossingen zijn zwak basisch omdat het oxalaation de neiging heeft om H ⁺ -protonen uit het water op te nemen, waardoor OH ^- ionen vrijkomen . Na het nemen van twee H ⁺ protonen wordt het oxalaation oxaalzuur 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 ^-

Aanwezigheid in de natuur

In mineralen

Calciumoxalaat is het meest voorkomende oxalaat en komt in de vorm van de mineralen whewelliet, weddelliet en caoxiet.

Whewellite is het monohydraat CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O en is de meest stabiele vorm van deze verbinding.

Whewelliet mineraal gesteente. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Bron: Wikimedia Commons.

Weddellite is het dihydraat CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O en is minder stabiel dan het monohydraat.

Weddelite minerale kristallen. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Bron: Wikimedia Commons.

Caoxiet is calciumoxalaattrihydraat CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

In planten en schimmels

Calciumoxalaat wordt aangetroffen in verband met droge bodems en bladeren, ook met pathogene schimmels, vrij, in symbiose of geassocieerd met planten. In de laatste worden kristallen gevormd door het neerslaan van calcium in de vorm van zijn oxalaat.

De vorming van CaC ₂ O ₄ door schimmels heeft een belangrijke invloed op de biologische en geochemische processen van bodems, aangezien het een calciumreserve vormt voor het ecosysteem.

Aanwezigheid in het menselijk lichaam en zoogdieren

Oxalaat vindt zijn oorsprong in de lever, in rode bloedcellen of erytrocyten, en in mindere mate in de nieren. Het wordt gevormd door het metabolisme van aminozuren (zoals fenylalanine en tryptofaan) en door oxidatie van glyoxaaldialdehyde.

Ook vitamine C kan worden omgezet in oxalaat bij het uitoefenen van zijn antioxiderende functie.

Calciumoxalaat wordt aangetroffen in stenen die zich vormen in de nieren van mensen of dieren met een nieraandoening.

De zogenaamde calciumoxalaatstenen of -stenen worden gevormd door de kristallisatie of aggregatie van CaC ₂ O ₄ in urine die oververzadigd is met calcium en oxalaat. Dit betekent dat urine zoveel calcium en oxalaat bevat dat het niet mogelijk is dat deze verbinding opgelost blijft, maar eerder neerslaat of vast wordt in de vorm van kristallen.

In mensen

De vorming van gruis of stenen in de nieren is een ziekte die nephrolithiasis wordt genoemd; het valt ongeveer 10% van de bevolking aan en ongeveer 75% van deze stenen zijn samengesteld uit calciumoxalaat CaC ₂ O ₄ .

Calciumoxalaat kan nierstenen vormen. Auteur: VSRao. Bron: Pixabay.

De vorming en groei van calciumoxalaatkristallen in de nieren vindt plaats doordat bij sommige mensen de urine oververzadigd is met dit zout. Calciumoxalaat ontwikkelt zich in zure urine bij een pH van minder dan 6,0.

Oververzadiging treedt op wanneer de uitscheiding of eliminatie van dit zout (dat zeer slecht oplosbaar is in water) in de urine plaatsvindt in een kleine hoeveelheid water.

Factoren die het uiterlijk van stenen in de nieren beïnvloeden

Tot de factoren die de vorming van calciumoxalaatgruis bevorderen, behoren een teveel aan calcium in de urine of hypercalciurie, een teveel aan oxalaat in de urine of hyperoxalurie, elementen afkomstig van voeding en de afwezigheid van remmers.

Overtollig oxalaat kan optreden wanneer onder andere grote hoeveelheden spinazie, rabarber, soja, noten en chocolade worden gegeten.

Chocolade kan een bron van calciumoxalaat zijn en het ontstaan ​​van stenen in de nieren bevorderen. Auteur: Alexander Stein. Bron: Pixabay.

Er zijn echter stoffen die steenvorming remmen of voorkomen. Onder de verbindingen die steenvorming voorkomen, zijn kleine moleculen zoals citraat en pyrofosfaat, en grote moleculen zoals glycoproteïnen en proteoglycanen.

Manieren om de vorming van calciumoxalaatstenen te voorkomen

Een goede strategie om herhaling van grit- of calciumoxalaatstenen te voorkomen, is het verhogen van uw vochtinname, het verhogen van uw inname van calciumrijk voedsel (zoals zuivelproducten) en het beperken van keukenzout (NaCl), dierlijk eiwit en voedingsmiddelen die rijk zijn aan oxalaat.

Bij dieren

Sinds het begin van het jaar 2000 is er een toename van calciumoxalaatstenen waargenomen in de urinewegen van katten en honden. Het lijkt erop dat dit afhangt van het soort dieet dat deze dieren eten en heeft te maken met de zuurgraad van de urine en magnesium (Mg) tekort.

Calciumoxalaatstenen gevonden in de urineblaas van een hond. Joel Mills / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Bron: Wikimedia Commons.

Lichaamsreactie op overmatig oxalaat

Er zijn aanwijzingen dat zowel mensen als dieren reageren op een teveel aan oxalaat door het aantal bacteriën dat oxalaat kan afbreken, te verhogen.

Sommige van deze bacteriën zijn Oxalobacter formigenes, Bifidobacterium sp. , Porphyromonas gingivalis en Bacillus sp. , onder andere, en zijn van nature aanwezig in de darm.

Toepassingen

Volgens geraadpleegde bronnen wordt calciumoxalaat gebruikt bij het coaten van keramiek.

Het is gebruikt om kalksteensculpturen en andere artistieke elementen te coaten, en het is gebleken dat het de hardheid van het materiaal verbetert, de porositeit vermindert en de weerstand tegen zuren en logen verhoogt.

Italië heeft geëxperimenteerd met het coaten van museumkalkstenen met calciumoxalaat om ze te conserveren. Auteur: Bron: Moni Quayle. Pixabay.

Problemen bij sommige processen

In de pulp- en papierindustrie kan calciumoxalaat kalkaanslag vormen die veel problemen in het proces veroorzaakt.

Om de vorming ervan in de leidingen of pijpen van industriële processen te voorkomen, is de enzymatische afbraak van oxaalzuur voorgesteld door middel van enzymen zoals oxalaatoxidase.

Het heeft ook de neiging zich als steen op te hopen in de containers waarin bier wordt gemaakt, van waaruit het moet worden verwijderd om de vorming van micro-organismen te voorkomen die een onaangename smaak aan de drank kunnen geven.

Risico's

In hoge concentraties kan oxalaat de dood veroorzaken bij dieren en soms bij mensen, voornamelijk vanwege de corrosieve effecten.

De opeenhoping van oxalaat en zijn geconjugeerde zuur, oxaalzuur, kan aandoeningen veroorzaken zoals hartfalen, calciumoxalaatstenen, nierfalen en zelfs de dood door toxiciteit.

Referenties

1. Glasauer, SM et al. (2013). Metalen en metalloïden, transformatie door micro-organismen. Oxalaten. In referentiemodule in Earth Systems and Environmental Sciences. Opgehaald van sciencedirect.com.
2. Baumann, JM en Casella, R. (2019). Preventie van calciumnefrolithiasis: de invloed van diurese op calciumoxalaatkristallisatie in urine. Adv Prev Med, 2019; 2019: 3234867. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears, MA en Confer, AW (2017). Het urinewegstelsel. Calciumoxalaat Calculi. In Pathologic Basis of Veterinary Disease (zesde editie). Opgehaald van sciencedirect.com.
4. Huang, Y. er al. (2019). Behandeling van oxalaat in het lichaam en de oorsprong van oxalaat in calciumoxalaatstenen. Urol Int, 2019 5 december: 1-10. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
5. Nilvebrant, N.-O. et al. (2002). Biotechnologie in de pulp- en papierindustrie. In uitvoering in biotechnologie. Opgehaald van sciencedirect.com.
6. Pahira, JJ en Pevzner, M. (2007). Nephrolithiasis. Calciumstenen. In Penn Clinical Manual of Urology. Opgehaald van sciencedirect.com.
7. Worcester, EM (1994). Urine calciumoxalaat kristalgroeiremmers. J Am Soc Nephrol 1994 nov; 5 (5 Suppl 1): S46-53). Opgehaald van jasn.asnjournals.org.
8. Finkielstein, VA en Goldfarb, DS (2006). Strategieën om calciumoxalaatstenen te voorkomen. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
9. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Calciumoxalaat. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Peck, AB et al. (2015). Oxalaat-afbrekende micro-organismen of oxalaat-afbrekende enzymen: wat is de toekomstige therapie voor het enzymatisch oplossen van calciumoxalaat-urolieten bij terugkerende steenziekte? Urolithiasis, 2016 feb; 44 (1): 27-32. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames, RP et al. (2016). Verlaging van de uitscheiding van oxalaat in de urine om de calciumoxalaatsteenziekte te verminderen. Urolithiasis. 2016 februari; 44 (1); 27-32. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
12. Cezar, TM (1998). Calciumoxalaat: een oppervlaktebehandeling voor kalksteen. Journal of Conservation and Museum Studies 4, pp. 6-10. Opgehaald van jcms-journal.com.
13. Wikimedia (2019). Calciumoxalaat. Opgehaald van en.wikipedia.org.