Введение
Кальциевая соль оксаловой кислоты
Кальциевый оксалат (в устаревшей терминологии, оксалат извести) — это кальциевая соль оксаловой кислоты с химической формулой CaC₂O₄ или Ca(COO)₂. Он образует гидраты CaC₂O₄⋅nH₂O, где n варьируется от 1 до 3. Безводные и все гидратированные формы бесцветны или белые. Моногидрат CaC₂O₄⋅H₂O встречается в природе в виде минерала вевеллита, образующего кристаллы в форме конвертов, известные в растениях как рафиды. Два более редких гидрата — дигидрат CaC₂O₄⋅2H₂O, встречающийся в природе в виде минерала сваделита, и тригидрат CaC₂O₄⋅3H₂O, встречающийся в природе в виде минерала каоксита, также признаны. Некоторые продукты питания содержат большое количество оксалата кальция и при употреблении могут вызывать язвы, онемение и даже привести к летальному исходу. Этнические группы, в рационе которых преобладают фрукты и овощи с высоким содержанием оксалата кальция, например, в Микронезии, снижают его содержание путём кипячения и варки. Они входят в состав 76% почечных камней у человека. Кальциевый оксалат также содержится в пивном камне — отложениях, образующихся на ёмкостях, используемых в пивоварении.
Возникновение
Многие растения накапливают оксалат кальция, о чем сообщается в отношении более чем 1000 различных родов растений. Накопление оксалата кальция связано с детоксикацией кальция (Ca2+) в растении. При разложении оксалат кальция окисляется бактериями, грибами или лесными пожарами с образованием карбоната кальция – почвенного питательного вещества. Ядовитое растение диффенбахия (Dieffenbachia) содержит это вещество, и при попадании внутрь оно может вызвать потерю речи и удушье. Оно также содержится в щавеле, ревене (в большом количестве в листьях), корице, куркуме, а также в видах Oxalis, Araceae, Arum italicum, таро, киви, чайных листьях, агавах, девичем винограде (Parthenocissus quinquefolia), алоказии и в шпинате в различных количествах. Растения рода филодендрон содержат достаточно оксалата кальция, чтобы употребление их частей могло вызвать неприятные симптомы. Нерастворимые кристаллы оксалата кальция содержатся в стеблях, корнях и листьях растений и образуются в идиобластах. Растения ванили выделяют оксалаты кальция при сборе урожая стручков семян орхидеи, что может вызывать контактный дерматит. Оксалат кальция, известный как «пивной камень», представляет собой коричневатый осадок, который накапливается в чанах, бочках и других емкостях, используемых для варки пива. Если его не удалить в процессе очистки, пивной камень оставляет негигиеничную поверхность, способствующую размножению микроорганизмов. Пивной камень состоит из солей кальция и магния, а также различных органических соединений, оставшихся после процесса пивоварения; он способствует росту нежелательных микроорганизмов, которые могут негативно повлиять или даже испортить вкус пива. Кристаллы оксалата кальция в моче являются наиболее распространенным компонентом камней в почках человека, а образование кристаллов оксалата кальция также является одним из токсических эффектов отравления этиленгликолем.
Химические свойства
Оксалат кальция — это соединение, состоящее из ионов кальция и сопряженного основания щавелевой кислоты, аниона оксалата. Его водные растворы слабощелочные из-за основности оксалат-иона. Основность оксалата кальция ниже, чем у оксалата натрия, из-за его меньшей растворимости в воде. Твердый гидрат оксалата кальция был изучен методом рентгеноструктурного анализа. Это координационный полимер, состоящий из плоских оксалат-анионов, связанных с ионами кальция, которые также координированы с молекулами воды.
Медицинское значение
Оксалат кальция может вызывать язвы и онемение при проглатывании и даже привести к летальному исходу.
Морфология и диагностика
Моногидрат и дигидрат можно отличить по форме соответствующих кристаллов. Кристаллы оксалата кальция дигидрата имеют октаэдрическую форму. Значительная часть кристаллов в осадке мочи будет обладать такой морфологией, так как они могут расти при любом pH и обычно встречаются в нормальной моче. Кристаллы оксалата кальция моногидрата имеют разнообразную форму и могут выглядеть как гантели, веретена, овалы или решетчатые структуры, причем последние наиболее часто наблюдаются при отравлении этиленгликолем.
Камни в почках
Около 76% камней в почках частично или полностью состоят из оксалата кальция. В 2015 году они стали причиной примерно 16 000 смертей во всем мире. Часть оксалата в моче вырабатывается организмом. Кальций и оксалат, поступающие с пищей, играют роль, но не являются единственными факторами, влияющими на образование камней оксалата кальция. Диетический оксалат – это органический ион, содержащийся во многих овощах, фруктах и орехах. Кальций, высвобождающийся из костей, также может участвовать в образовании камней в почках. В одном исследовании модуляторов кристаллизации оксалата кальция в моче было показано, что цитрат магния-щелочи ингибирует кристаллизацию CaOx (оксалата кальция), вероятно, благодаря действию цитрата, а не магния. Для сравнения использовались магний, цитрат и цитрат магния. В настоящее время препарат цитрата магния и калия, использованный в одном из положительных исследований, недоступен в Соединенных Штатах.
Промышленные применения
Оксалат кальция используется в производстве керамических глазурей.