أكسالات الكالسيوم (CAC2O4): الخصائص ، الهيكل ، الاستخدامات ، المخاطر - كيمياء - 2026

و أكسالات الكالسيوم هو مركب عضوي يتكون من الكربون عناصر (C) والأكسجين (O) والكالسيوم (الكالسيوم). صيغته الكيميائية هي CaC ₂ O ₄. يوجد بشكل عام في أشكاله الثلاثة المائية: أحادي وثنائي وثلاثي الهيدرات. أي ، مع جزيء واحد أو اثنين أو ثلاثة من جزيئات الماء على التوالي في هيكلها البلوري.

توجد أكسالات الكالسيوم في المعادن والنباتات والفطريات والكائنات الحية الأخرى مثل الثدييات وحتى في البشر نتيجة لعملية التمثيل الغذائي لبعض البروتينات. يمكن العثور عليها في بول الإنسان وبعض الحيوانات.

بلورات أكسالات الكالسيوم CaC ₂ O ₄ في عينة بول لوحظت تحت المجهر. J3D3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تحتوي بعض الأطعمة مثل السبانخ والراوند وفول الصويا والشوكولاتة على نسبة عالية من الأوكسالات ، وعندما يأكلها الأشخاص الحساسون ، يمكن أن تتكون حصوات أكسالات الكالسيوم في الكلى.

يمكنك تجنب ظهور حصوات CaC ₂ O ₄ في الكلى عن طريق تناول الكثير من السوائل ، وخاصة الماء ، وتجنب الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من الأكسالات واستهلاك تلك الغنية بالكالسيوم والمغنيسيوم.

تشكل أكسالات الكالسيوم مقياسًا غير مرغوب فيه في الأنابيب والخزانات في عمليات مثل تصنيع اللب والورق ، وكذلك في مصانع الجعة.

بناء

تتكون أكسالات الكالسيوم من أيون الكالسيوم Ca ²⁺ وأيون الأكسالات C ₂ O ₄ ^2-. يتكون أنيون الأكسالات من ذرتين من الكربون وأربع ذرات أكسجين. تم العثور على الشحنات السالبة لأنيون الأكسالات على ذرات الأكسجين.

التركيب الكيميائي لأكسالات الكالسيوم. VSimonian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

• أكسالات الكالسيوم
• ملح كالسيوم حمض الأكساليك
• ملح حمض الكالسيوم Ethanedioic

الخصائص

الحالة الفيزيائية

مادة صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء أو صفراء أو بنية يمكن أن تكون في ثلاثة أشكال رطبة مختلفة.

الوزن الجزيئي الغرامي

128.1 جم / مول

نقطة الانصهار

يتحلل مونوهيدرات أكسالات الكالسيوم عند 200 درجة مئوية.

الوزن النوعي

أحادي الهيدرات CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O = 2.22 جم / سم ³

ثنائي هيدرات CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O = 1.94 جم / سم ³

ثلاثي الماء CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O = 1.87 جم / سم ³

الذوبان

يكاد يكون غير قابل للذوبان في الماء: 0.00061 جم / 100 جم من الماء عند 20 درجة مئوية. أحادي الهيدرات يذوب في حمض مخفف.

الرقم الهيدروجيني

المحاليل المائية من أكسالات الكالسيوم أساسية بشكل ضعيف.

الخواص الكيميائية

أكسالات الكالسيوم هي ملح الكالسيوم لحمض الأكساليك. هذا منتج ثانوي طبيعي لعملية التمثيل الغذائي ، لذلك فهو متوفر بكثرة في جسم الإنسان ، وهو جزء من العديد من الأطعمة.

حمض الأكساليك وقاعدته المترافقة ، الأكسالات ، عبارة عن مركبات عضوية شديدة التأكسد ، مع نشاط مخلب قوي ، أي أنه يمكن دمجها بسهولة مع الأيونات الموجبة بشحنات +2 أو +3.

المحاليل المائية هم الأساسية ضعيفة لأن أيون أكسالات يميل إلى اتخاذ H ⁺ البروتونات من الماء، الذي يطلق OH ^- الأيونات. بعد أخذ بروتونين H ⁺ يصبح أيون الأكسالات حمض الأكساليك 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 ^-

الوجود في الطبيعة

في المعادن

أكسالات الكالسيوم هي الأكسالات الأكثر شيوعًا وتأتي في شكل معادن ويويليت ، ويديلايت ، وكوكسيت.

Whewellite هو أحادي الهيدرات CaC ₂ O _{4 •} H ₂ O وهو أكثر أشكال هذا المركب استقرارًا.

صخرة معدنية روب لافينسكي ، iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

Weddellite هو ثنائي هيدرات CaC ₂ O _{4 •} 2H ₂ O وهو أقل ثباتًا من مونوهيدرات.

بلورات Weddelite المعدنية. Leon Hupperichs / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

Caoxite عبارة عن ثلاثي هيدرات أكسالات الكالسيوم CaC ₂ O _{4 •} 3H ₂ O.

في النباتات والفطريات

تم العثور على أكسالات الكالسيوم مرتبطة بالتربة الجافة والأوراق ، وكذلك الفطريات المسببة للأمراض ، الحرة ، في التعايش أو المرتبطة بالنباتات. في الأخير ، تتشكل البلورات عن طريق ترسيب الكالسيوم في شكل أكسالاته.

إن تكوين CaC ₂ O ₄ بواسطة الفطريات له تأثير مهم على العمليات البيولوجية والجيوكيميائية للتربة ، لأنه يشكل احتياطيًا من الكالسيوم للنظام البيئي.

الوجود في جسم الإنسان والثدييات

تنشأ الأوكسالات في الكبد وخلايا الدم الحمراء أو كريات الدم الحمراء ، وبدرجة أقل في الكلى. يتكون من عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية (مثل فينيل ألانين والتربتوفان) وأكسدة ديالديهايد الجليوكسال.

كما يمكن تحويل فيتامين ج إلى أكسالات عند أداء وظيفته المضادة للأكسدة.

توجد أكسالات الكالسيوم في الحصوات التي تتشكل في الكلى لدى الأشخاص أو الحيوانات المصابة بأمراض الكلى.

تتكون حصوات أو حصوات أكسالات الكالسيوم من تبلور أو تراكم CaC ₂ O ₄ في البول المُفرط بالكالسيوم والأكسالات. وهذا يعني أن البول يحتوي على الكثير من الكالسيوم والأكسالات بحيث لا يمكن للمركب المذكور أن يظل ذائبًا ، بل أن يترسب أو يصبح صلبًا على شكل بلورات.

في البشر

تكوين الحصى أو الحصى في الكلى هو مرض يسمى تحص الكلية. تهاجم حوالي 10٪ من السكان وحوالي 75٪ من هذه الحصوات تتكون من أكسالات الكالسيوم CaC ₂ O ₄.

يمكن أن تشكل أكسالات الكالسيوم حصوات الكلى. المؤلف: VSRao. المصدر: Pixabay.

يحدث تكوين ونمو بلورات أكسالات الكالسيوم في الكلى لأن في بعض الناس يكون البول مفرط التشبع بهذا الملح. تتطور أكسالات الكالسيوم في البول الحمضي عند درجة حموضة أقل من 6.0.

يحدث التشبع الفائق عندما يحدث إفراز أو التخلص من هذا الملح (وهو قليل الذوبان في الماء) في البول في كمية صغيرة من الماء.

العوامل التي تؤثر على ظهور الحصوات في الكلى

من بين العوامل التي تساعد على تكوين حبيبات أكسالات الكالسيوم زيادة الكالسيوم في البول أو فرط كالسيوم البول ، أكسالات الزائدة في البول أو فرط أوكسالات البول ، العناصر المشتقة من النظام الغذائي وعدم وجود مثبطات.

يمكن أن تحدث الأوكسالات الزائدة عند تناول كميات كبيرة من السبانخ والراوند وفول الصويا والمكسرات والشوكولاتة ، من بين الأطعمة الأخرى.

يمكن أن تكون الشوكولاتة مصدرًا لأوكسالات الكالسيوم وتعزز ظهور الحصوات في الكلى. المؤلف: الكسندر شتاين. المصدر: Pixabay.

ومع ذلك ، هناك مواد تمنع أو تمنع تشكل الحصوات. من بين المركبات التي تمنع تكوين الحصوات جزيئات صغيرة مثل السترات والبيروفوسفات ، والجزيئات الكبيرة مثل البروتينات السكرية والبروتيوغليكان.

طرق تجنب تكون حصوات أكسالات الكالسيوم

تتضمن الإستراتيجية الجيدة لمنع تكرار حصوات أكسالات الكالسيوم أو الحصى زيادة تناول السوائل ، وزيادة تناول الأطعمة الغنية بالكالسيوم (مثل منتجات الألبان) وتقليل ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) والبروتين الحيواني والأطعمة الغنية بالأوكسالات.

في الحيوانات

منذ بداية عام 2000 ، لوحظت زيادة في حصوات أكسالات الكالسيوم في الجهاز البولي للقطط والكلاب. يبدو أن هذا يعتمد على نوع النظام الغذائي الذي تأكله هذه الحيوانات وله علاقة بحموضة البول ونقص المغنيسيوم (Mg).

حصوات أكسالات الكالسيوم الموجودة في المثانة البولية للكلب. جويل ميلز / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

استجابة الجسم للأكسالات الزائدة

هناك أدلة على أن كلا من البشر والحيوانات يستجيبون للأكسالات الزائدة عن طريق زيادة عدد البكتيريا التي يمكن أن تتحلل من الأكسالات.

بعض هذه البكتيريا هي مُكوّنات مُكوّنة للأوكسالوباكتر ، Bifidobacterium sp. ، البورفيروموناس اللثوية و Bacillus sp. ، من بين أمور أخرى ، وهي موجودة بشكل طبيعي في الأمعاء.

التطبيقات

وفقًا للمصادر التي تم التشاور معها ، تُستخدم أكسالات الكالسيوم في طلاء السيراميك.

تم استخدامه لتغليف المنحوتات من الحجر الجيري والعناصر الفنية الأخرى ، وقد وجد أنه يحسن صلابة المادة ويقلل مساميتها ويزيد من مقاومتها للأحماض والقلويات.

جربت إيطاليا طلاء قطع الحجر الجيري بالمتحف بأكسالات الكالسيوم للحفاظ عليها. المؤلف: المصدر: موني كويل. بيكساباي.

مشاكل في بعض العمليات

في صناعة اللب والورق ، يمكن أن تشكل أكسالات الكالسيوم قشورًا تسبب العديد من المشاكل في العملية.

لمنع تكوينه في مجاري أو أنابيب العمليات الصناعية ، تم اقتراح التحلل الأنزيمي لحمض الأكساليك ، عن طريق إنزيمات مثل أوكسالات أوكسيديز.

كما أنه يميل إلى التراكم مثل الحجر في الحاويات التي تُصنع فيها البيرة ، حيث يجب إزالتها لتجنب تكون الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تعطي المشروب طعمًا غير سار.

المخاطر

يمكن للأكسالات في التركيزات العالية أن تسبب الموت في الحيوانات وأحيانًا للإنسان ، ويرجع ذلك أساسًا إلى آثارها المسببة للتآكل.

يمكن أن يسبب تراكم الأكسالات وحمضها المترافق ، حمض الأكساليك ، اضطرابات مثل خلل في وظائف القلب ، وحصوات أكسالات الكالسيوم ، والفشل الكلوي ، وحتى الموت بسبب السمية.

المراجع

1. جلاساور ، إس إم وآخرون. (2013). المعادن والفلزات ، التحول عن طريق الكائنات الحية الدقيقة. الأوكزالات. في الوحدة المرجعية في أنظمة الأرض وعلوم البيئة. تعافى من sciencedirect.com.
2. Baumann، JM and Casella، R. (2019). الوقاية من تحصي الكلية الكالسيوم: تأثير إدرار البول على تبلور أكسالات الكالسيوم في البول. أدف بريف ميد ، 2019 ؛ 2019: 3234867. تم الاسترجاع من ncbi.nlm.nih.gov.
3. Breshears ، MA and Confer ، AW (2017). الجهاز البولي. أكسالات الكالسيوم. في الأساس الباثولوجي للأمراض البيطرية (الطبعة السادسة). تعافى من sciencedirect.com.
4. هوانغ ، واي إيه آل. (2019). معالجة Tge للأكسالات في الجسم tge و tge أصل الأكسالات في أحجار أكسالات الكالسيوم. Urol Int، 2019 ديسمبر 5: 1-10. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
5. نيلفيبرانت ، N.-O. وآخرون. (2002). التكنولوجيا الحيوية في صناعة اللب والورق. قيد التقدم في مجال التكنولوجيا الحيوية. تعافى من sciencedirect.com.
6. باهيرا ، جي جي وبيفيزنر ، م. (2007). تحص الكلية. أحجار الكالسيوم. في دليل بن السريري لجراحة المسالك البولية. تعافى من sciencedirect.com.
7. ووستر ، إم (1994). مثبطات نمو بلورات أوكسالات الكالسيوم البولية. J آم سوك نفرول 1994 نوفمبر ؛ 5 (5 ملحق 1): S46-53). تعافى من jasn.asnjournals.org.
8. فينكيلشتاين ، فرجينيا وجولدفارب ، دي إس (2006). استراتيجيات لمنع حصوات أكسالات الكالسيوم. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
9. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). أكسالات الكالسيوم. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. بيك ، أب وآخرون. (2015). الكائنات الحية الدقيقة المهينة للأكسالات أو الإنزيمات المهينة للأكسالات: ما هو العلاج المستقبلي للتحلل الإنزيمي لحصوات أكسالات الكالسيوم في مرض الحصوات المتكرر؟ تحص بولي ، 2016 فبراير ؛ 44 (1): 27-32. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
11. Holames ، RP et al. (2016). خفض إفراز أكسالات البول لتقليل مرض حصوات أكسالات الكالسيوم. تحص بولي. 2016 فبراير ؛ 44 (1) ؛ 27-32. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
12. سيزار ، تي إم (1998). أوكسالات الكالسيوم: معالجة سطحية للحجر الجيري. مجلة دراسات الحفظ والمتاحف 4 ، ص 6-10. تعافى من jcms-journal.com.
13. ويكيميديا ​​(2019). أكسالات الكالسيوم. تعافى من en.wikipedia.org.