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  • 草酸

    草酸是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌体中,并在不同的生命体中发挥不同的功能。研究发现百多种植物富含草酸,尤以菠菜苋菜甜菜马齿苋芋头甘薯大黄等植物中含量最高,由于草酸可降低矿质元素的生物利用率,在人体中容易与钙离子形成草酸钙导致肾结石,所以草酸往往被认为是一种矿质元素吸收利用的拮抗物。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 草酸 外文名: Oxalic acid;Ethanedioic acid;aquisal
    别名: 乙二酸、乙二酸、修酸 化学式: C2H2O4
    CAS号: 144-62-7 摩尔质量: 90.04
    外观: 无色单斜片状 密度: α型:1.900,β型:1.895
    熔点: α型:189.5℃,β型:182℃。 沸点: 100
    临界点: 157 溶解度(水): 易溶于乙醇,溶于水,微溶于乙醚,不溶于苯和氯仿
    安全术语: 低毒 管制类型: 本品不受管制

    目录

    理化性质/草酸 编辑

    草酸草酸

    无色单斜片状或棱柱体结晶或白色粉末、氧化法草酸无气味、合成法草酸有味。150~160℃升华。在高热干燥空气中能风化。

    1g溶于7ml水、2ml沸水、2.5ml乙醇、1.8ml沸乙醇、100ml乙醚、5.5ml甘油,不溶于苯、氯仿和石油醚。0.1mol/L溶液的pH值为1.3。相对密度(d18.54)1.653。熔点101~102℃(187℃,无水)。低毒,半数致死量(兔,经皮)2000mg/kg。

    官能团:—COOH(羧基)

    溶液中离子组分:CO(草酸根离子),H(氢离子), HCO(草酸氢根离子)

    CAS No.:144-62-7;6153-56-6(二水合物)

    EINECS号 205-634-3

    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。

    化学性质/草酸 编辑

    草酸结构草酸结构
    草酸又名乙二酸,广泛存在于植物源食品中。草酸是无色的柱状晶体,易溶于水而不溶于乙醚等有机溶剂,

    草酸根有很强的配合作用,是植物源食品中另一类金属螯合剂。当草酸与一些碱土金属元素结合时,其溶解性大大降低,如草酸钙几乎不溶于水。因此草酸的存在对必须矿质的生物有效性有很大影响;当草酸与一些过渡性金属元素结合时,由于草酸的配合作用,形成了可溶性的配合物,其溶解性大大增加。

    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。

    例如:HCO+NaCO==NaCO+CO↑+HO

    HCO+Zn==ZnCO+H↑

    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。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。

    2KMnO+5HCO+3HSO==KSO+2MnSO+10CO↑+8HO

    HCO+NaClO==NaCl+2CO↑+HO

    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。

    HCO====CO↑+CO↑+HO

    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。

    自然分布/草酸 编辑

    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。

    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。

    常见草酸盐/草酸 编辑

    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 7、草酸镁 8、草酸锂

    检测方法/草酸 编辑

    按GB1626-88中规定的分析方法测试。

    草酸含量(以H2C2O4*2H2O计) 以酚酞为指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定。
    硫酸根(以SO4计)试样中加入碳酸钠使草酸中硫酸根生成硫酸盐。为热使草酸及草酸盐分解,残留物溶液,加入氯化钡溶液生成硫酸钡,进行比浊。
    灰分的测定按GB7531进行测定。
    重金属(以Pb计)按GB7531进行测定。
    铁(以FE计)按GB3049进行测定。
    氯化物(以Cl计)在硝酸酸性溶液中,氯化物与硝酸银生成氯化银,而后进行比浊。

    工业制法/草酸 编辑

    反应式反应式

    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。

    具体用途/草酸 编辑

    络合剂、掩蔽剂、沉淀剂、还原剂。分析中用以检定和测定铍、钙、铬、金、锰、锶、钍等金属离子。显微微晶分析检验钠和其他元素。沉淀钙、镁、钍和稀土元素。校准高锰酸钾和硫酸铈溶液的标准溶液。漂白剂。助染剂。也可用来除去衣服上的铁锈建筑行业在涂刷外墙涂料前、由于墙面碱性较强应先涂刷草酸除碱。

    医药工业用于制造金霉素土霉素四环素链霉素冰片维生素B12、苯巴比妥等药物。印染工业用作显色助染剂、漂白剂、医药中间体。塑料工业用于生产聚氯乙烯、氨基塑料、脲醛塑料。

    用作酚醛树脂合成的催化剂,催化反应温和,过程比较平稳,持续时间最长。草酸丙酮溶液能催化环氧树脂固化反应,缩短固化时间。也用作合成脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂的pH值调节剂。还可加入聚乙烯醇缩甲醛水溶性胶黏剂中提高干燥速度和粘接强度。亦用作脲醛树脂的固化剂、金属离子螯合剂。可用作KMnO4氧化剂制备淀粉胶黏剂的促进剂,加快氧化速度,缩短反应时间。

    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。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。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。

    方法:到卖化学试剂的店里买一瓶草酸,取一些,用温水配成溶液,涂在锈渍上擦拭。然后用金相砂纸擦,最后喷涂油漆。卖草酸的店里一般还卖些医药器械,玻璃仪器。 

    毒理学/草酸 编辑

    急性毒性:大鼠经口LD50:7500 mg/kg;小鼠腹腔LC50:270 mg/kg; 
    刺激数据:皮肤- 兔子 500 毫克/ 24小时 轻度; 眼- 兔子 0.25 毫克/ 24小时 重度 
    有腐蚀性,对皮肤和黏膜有刺激性,吸入蒸气、粉尘会引起中毒,吞入后引起肠胃炎、呕吐、腹泻等症状。成人最低致死量为71 mg/kg。 
    生态学数据该物质对环境可能有危害,对水体应给予特别注意。该品具有强烈刺激性和腐蚀性。其粉尘或浓溶液可导致皮肤、眼或黏膜的严重损害。具有较强毒性和腐蚀性。草酸对人的最低致死量为71mg/kg,对成年人的致死量为15~30g。人若口服5g草酸及草酸即发生胃肠道炎、虚脱、抽搐和休克等症状以至死亡。吸入草酸蒸气发生慢性中毒者,有极度虚弱、鼻黏膜溃疡、咳嗽、全身疼痛、呕吐及体重减轻等症状并在尿中出现蛋白。

    危害/草酸 编辑

    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。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。
    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。[1]

    安全标志/草酸 编辑

    危险品标志

    Xn Harmful 有害物品

    安全术语

    S24/25Avoid contact with skin and eyes.避免与皮肤和眼睛接触。

    风险术语

    R21/22Harmful in contact with skin and if swallowed. 皮肤接触及吞食有害。

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2017-10-13

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