草酸

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草酸,即乙二酸,最簡單的有機二元酸之一。結構簡式HOOCCOOH。它一般是無色透明結晶,對人體有害,會使人體內酸鹼度失去平衡,影響兒童發育,草酸在工業中有重要作用,草酸可以除銹。草酸遍佈於自然界,常以草酸鹽形式存在於植物如伏牛花、羊蹄草、酢漿草酸模草的細胞膜,幾乎所有的植物都含有草酸鹽。

簡介

管制信息

  本品不受管制。

名稱

  中文名稱:草酸   中文別名:乙二酸;修酸   英文名稱:Oxalic acid;Ethanedioic acid;Dicarboxylic acid

化學

  分子式:H2C2O4   結構簡式:HOOCCOOH   結構式:   O=C — C=O   ︱ ︱   HO OH

相對分子質量

  90.04

性狀

  無色單斜片狀或稜柱體結晶或白色粉末、無氣味、150~160℃升華。在高熱乾燥空氣中能風化。1g溶於7ml水、2ml沸水、2.5ml乙醇、1.8ml沸乙醇、100ml乙醚、5.5ml甘油,不溶於苯、氯仿石油醚。0.1mol/L溶液的pH值為1.3。相對密度(d18.54)1.653。熔點101~102℃(187℃,無水)。低毒,半數致死量(兔,經皮)2000mg/kg。

儲存

  密封保存

用途

  絡合劑、掩蔽劑、沉澱劑、還原劑分析中用以檢定和測定鈹、鈣、鉻、金、錳、鍶、釷等金屬離子顯微微晶分析檢驗鈉和其他元素。沉澱鈣、鎂、釷和稀土元素。校準高錳酸鉀硫酸鈰溶液的標準溶液漂白劑。助染劑。也可用來除去衣服上的鐵鏽建築行業在塗刷外牆塗料前、由於牆面鹼性較強應先塗刷草酸除鹼。   醫藥工業用於製造金黴素土霉素四環素鏈黴素冰片維生素B12、苯巴比妥藥物。印染工業用作顯色助染劑、漂白劑。塑料工業用於生產聚氯乙烯氨基塑料、脲醛塑料。[1]

理化常數

  結構:見右圖   官能團:—COOH(羧基)   溶液中離子組分:C2O4 2-(草酸根離子),H+(氫離子), HC2O4-(草酸氫根離子)   CAS No.:144-62-7;6153-56-6(二水合物)   EINECS號 205-634-3 [2]

草酸分子立體模型

  性狀:無色透明結晶或粉末。其晶體結構有兩種形態,即α型(菱形)和β型(單斜晶形)。無嗅,味酸。   熔點:α型,189.5℃,β型:182℃   沸點: [分子立體模型] 沸點150℃(升華)。   相對密度:1.653(二水物),1.9(無水物)。α型:1.900,β型:1.895   折XX率:1.540   穩定性:189.5℃分解   溶解情況:易溶於乙醇。溶於水。微溶於乙醚。不溶於苯和氯仿。

化學性質

  草酸在100℃開始升華,125℃時迅速升華,157℃時大量升華,並開始分解。   可與鹼反應,可以發生酯化、酰鹵化、酰胺化反應。也可以發生還原反應,受熱發生脫羧反應。無水草酸有吸濕性。草酸能與許多金屬形成溶於水的絡合物。   酸性   草酸的酸性比醋酸乙酸)強10000 倍,是有機酸中的強酸。其一級電離常數Ka1=5.9×10^-2 ,二級電離常數Ka2=6.4×10^-5。具有酸的通性。能與鹼發生中和,能使指示劑變色,能與碳酸根作用放出氧化。   例如:H2C2O4+Na2CO3==Na2C2O4+CO2↑+H2O H2C2O4+Zn==ZnC2O4+H2↑   還原性   草酸根具有很強的還原性,與氧化劑作用易被氧化成二氧化碳和水[1]。可以使酸性高錳酸鉀(KMnO4)溶液褪色,並將其還原成2價錳離子。這一反應在定量分析中被用作測定高錳酸鉀濃度的方法。草酸還可以洗去濺在布條上的墨水跡。   2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4==K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O   H2C2O4+NaClO==NaCl+2CO2↑+H2O   不穩定性   草酸在189.5℃或遇濃硫酸會分解生成二氧化碳、一氧化碳和水。   H2C2O4====CO2↑+CO↑+H2O   實驗室可以利用此反應來制取一氧化碳氣體。   草酸氫銨200度時分解為二氧化碳、一氧化碳、氨氣和水   毒性   草酸有毒。對皮膚粘膜有刺激及腐蝕作用,極易經表皮、粘膜吸收引起中毒空氣中最高容許濃度為1m g/m3。   酯化反應   乙二酸可以跟醇反應生成酯。比如乙二酸跟乙醇反應生成乙二酸二乙酯。

質量指標

  中華人民共和國 GB/T 1626-2008   
指標名稱指標
優等品一等品合格品
外觀白色晶體白色晶體白色晶體
草酸含量,%≥99.699.096.0
硫酸根(以SO4計),%≤0.070.100.20
灼燒殘渣,%≤0.010.080.20
重金屬(以Pb計)含量,%≤0.00050.0010.02
氯化物(以Cl計),%≤0.00050.0020.01
鐵含量(以Fe計),%≤0.00050.00150.01
鈣(以Ca計),%≤0.0005--

應用

  用作酚醛樹脂合成催化劑,催化反應溫和,過程比較平穩,持續時間最長。草酸丙酮溶液能催化環氧樹脂固化反應,縮短固化時間。也用作合成脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂的pH值調節劑。還可加入聚乙烯醇縮甲醛水溶性膠黏劑中提高幹燥速度和粘接強度。亦用作脲醛樹脂的固化劑、金屬離子螯合劑。可用作KMnO4氧化劑製備澱粉膠黏劑的促進劑,加快氧化速度,縮短反應時間。

存在

  草酸遍佈於自然界,常以草酸鹽形式存在於植物如伏牛花、羊蹄草、酢漿草和酸模草的細胞膜,幾乎所有的植物都含有草酸鈣。草酸是植物特別是草本植物常具有的成分,多以鉀鹽或鈣鹽的形式存在。秋海棠、芭蕉中以遊離酸的形式存在。

常見草酸鹽

  1、草酸鈉2、草酸鉀3、草酸鈣4、草酸亞鐵5、草酸銻6、草酸氫銨7、草酸鎂8、草酸鋰

工業製法

  草酸工業化生產方法主要有:甲酸鈉法、氧化法、羰基合成法、乙二醇氧化法、丙烯氧化法、一氧化碳偶聯法。   1.甲酸鈉法一氧化碳凈化后在加壓情況下與氫氧化鈉反應,生成甲酸鈉,然後經高溫脫氫生成草酸鈉,草酸鈉再經鉛化(或鈣化)、酸化、結晶和脫水乾燥等工序,得到成品草酸。一氧化碳與氫氧化鈉合成壓力一般為1.8-2.0MPa。脫氫溫度為400℃。   2.氧化法以澱粉或葡萄糖母液為原料,在礬觸媒存在下,與硝酸-硫酸進行氧化反應得草酸。廢氣中的氧化氮吸收塔回收生成稀硝酸。   3.羰基合成法一氧化碳經提純到90%以上,在鈀催化劑存在下與丁醇發生羰基化反應,生成草酸二丁酯,然後通過水解得到草酸,此法分為液相法和氣相法兩種,氣相法反應條件較低,反應壓力為300-400kPa。而液相法反應壓力為13.0-15.0MPa。   4.乙二醇氧化法以乙二醇為原料,在硝酸和硫酸存在下,用空氣氧化而得。   5.丙烯氧化法 氧化過程分兩步進行。第一步用硝酸氧化,使丙烯轉化為α-硝基乳酸;然後進一步催化氧化得到草酸。第二步也可採用混酸為氧化劑。丙烯氧化法生產工業級草酸二水化合物,以丙烯計總收率大於90%。   原料消耗定額:焦炭(84%)510kg/t、硫酸(100%)950kg/t、燒鹼(100%)920kg/t。   自然界中草酸通常以鹽的形式存在於許多植物細胞膜中。從前工業上用木屑和強鹼在240~250℃共熔,首先制取草酸鹽,再經酸化即得草酸。

反應式

後來,採用甲酸鈉脫氫法生產草酸。工業上取一氧化碳(如黃磷生產尾氣)經苛性鈉吸收后,制得甲酸鈉,後者在380℃下脫氫得到草酸鈉,再經石灰、硫酸處理,製成草酸。反應式為:

檢測方法

  按GB1626-88中規定的分析方法測試。   草酸含量(以H2C2O4*2H2O計) 以酚酞為指示劑,用氫氧化鈉標準溶液滴定。   硫酸根(以SO4計)試樣中加入碳酸鈉使草酸中硫酸根生成硫酸鹽。為熱使草酸及草酸鹽分解,殘留物溶液,加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇,進行比濁。   灰分的測定按GB7531進行測定。   重金屬(以Pb計)按GB7531進行測定。   鐵(以FE計)按GB3049進行測定。   氯化物(以Cl計)在硝酸酸性溶液中,氯化物與硝酸銀生成氯化銀,而後進行比濁。

具體用途

作漂白劑

  草酸主要用作還原劑和漂白劑,用於生產抗菌素和冰片等藥物以及提煉稀有金屬的溶劑染料還原劑、鞣革劑等。   草酸還可用於鈷-鉬-鋁催化劑的生產、金屬和大理石的清洗及紡織品的漂白。   用於金屬表面清洗和處理,稀土元素提取、紡織印染、皮革加工、催化劑製備等。

作還原劑

  在有機合成工業主要用於生產對苯二酚季戊四醇、草酸鈷、草酸鎳、沒食子酸等化工產品。   塑料工業用於生產聚氯乙烯、氨基塑料、脲醛塑料、漆片等。   染料工業用於製造鹽基品綠等。   印染工業可代替乙酸,用作色素染料的顯色助染劑、漂白劑。   醫藥工業用於製造金黴素、土霉素、四環素、鏈黴素、麻黃素。   此外,草酸還可用於合成各種草酸酯、草酸鹽和草酰胺等產品,而以草酸二乙酯及草酸鈉、草酸鈣等產量最大。

作媒染劑

  草酸銻可作媒染劑,草酸鐵銨是印製藍圖的藥劑

除銹功能

  草酸可用來除銹。不過使用時要小心,草酸對不鏽鋼有較強的腐蝕性。濃度高的草酸也容易腐蝕手。並且生成的酸式草酸鹽溶解度很大,但有一定毒性。使用時,不要吃或喝就行了。 皮膚接觸草酸后,應及時用水清洗。   方法   到賣化學試劑的店里買一瓶草酸,取一些,用溫水配成溶液,塗在銹漬上擦拭。然後用金相砂紙擦,最後噴塗油漆。賣草酸的店里一般還賣些醫藥器械玻璃儀器

毒性

  草酸學名乙二酸,化學式HOOC-COOH。在我們身邊,草酸一般用作除銹劑或者可以除去白衣衫上的墨水污跡,而它其實也是一種可以能致人死命的危險的化學物質。可是大家知道平時愛吃的巧克力中也含有草酸嗎?不要慌張,這種危險情況極少出現。我們每天都通過許多不同渠道攝入草酸,草酸在很多食品中都有少量存在,而在少數食品中含量很高。可可就屬於含量最高的食品之一,每100克可可中含有500毫克草酸;綠色蔬菜中的草酸含量一般很高,每100克菠菜含600毫克,大黃含500毫克,甜菜花生、茶中也有較多的草酸。平均一個人一天大約攝入150毫克草酸,而草酸的致死劑量是1500毫克左右。   大黃在美國曾被稱為「食用大黃」,在過去,人們常把它和糖放在一起燉了吃。大黃最出名的特性是治療便秘,因為它含有能刺激腸道排出自然毒素的物質——草酸。一碗燉爛的大黃里含有的草酸已經接近於使人中毒的劑量。第一次世界大戰期間,由於有人把大黃葉當作蔬菜吃,以至於草酸中毒身亡。而吃巧克力則無須擔心,無論你對巧克力多麼喜愛,但巧克力中的草酸含量太低,就算是你吃的無法下咽的時候,體內的草酸含量仍達不到讓你腹瀉的程度。   在大黃流行的時候,烹制大黃食品方法層出不窮,曾經使用鋁鍋來燉大黃,發現意想不到的好處:它能把鋁鍋「燉」得很乾凈。之所以有這樣的效果,是因為草酸能把鋁鍋氧化膜和表面金屬溶解掉。當然,這種方法還會使食者攝取鋁元素造成潛在的危害。   草酸這種與金屬相互作用的特性還能解釋其他一些令人驚奇的反常現象,這也是營養學家總是說大黃不利於健康的原因:草酸與一些人體必需的無機鹽發生相互作用,比如鐵離子、鎂離子,尤其是鈣離子。在我們日常的營養食譜中,菠菜是一種富含鐵的蔬菜,的確,菠菜里所含有鐵元素要高於其他多數蔬菜,100克菠菜含有4毫克的鐵!儘管如此,但它所含有的草酸會使95%的鐵元素不能對人體產生有益的影響,也就是說人們只能吸收其中的5%的鐵元素。著名卡通人物「大力水手」把他的神力歸功於菠菜,其實這不過是個錯誤的觀念。有科學家認為,不論採用什麼方法,菠菜只能當作一種普通的蔬菜來吃,除了能從中得到適量的植物蛋白和一點VC外,很難得到什麼無機鹽營養。鎂離子是葉綠素的中心金屬離子,烹調綠色蔬菜時倘若蓋上鍋蓋,由於草酸和鎂離子結合,使炒出來的蔬菜發黃,所以炒綠色蔬菜時打開鍋蓋,讓草酸能及時揮發出去,保持蔬菜的色澤。   草酸的致命之處在於它能使人體血液中的鈣離子含量降低到臨界水平。大家都知道鈣對血液保持穩定的酸度和黏度起著至關重要的作用,並對磷酸鹽在體內的運送和凝結也起關鍵作用。如果草酸中毒了,該如何解毒可能是各位所關心的!從化學平衡角度考慮,我們應該及時補充血液中鈣離子,而電視廣告中一度成為熱點的葡萄糖酸鈣恰是對症下藥的解毒劑。即使體內的草酸含量還不足以使人有性命之憂,但它對鈣離子的作用還是不容忽視,因為它能形成不溶性的草酸鈣,其晶體會在膀胱腎臟等器官內長成結石,使人十分痛苦。雖然我們平時可以避免過多食用以上食品,但我們不可能完全把草酸排除在體外,因為人們可以從其他渠道獲得。例如著名化學家鮑林就曾經提倡服用大量VC來預防感冒非典時期保健學家也建議用VC增強身體抵抗力;但物極必反,對於過剩的VC,我們的體內是無法儲存的,而它就可以轉化為草酸。所以攝入過量的VC,容易引起腹瀉,甚至可能患上腎結石。如果平時我們攝取水的量太少,上述情況就很可能發生。

危害

  草酸的危害和使用時的注意事項:   草酸在人體內不容易被氧化分解掉,經代謝作用后形成的產物,屬於酸性物質,可導致人體內酸鹼度失去平衡,吃得過多還會中毒。   而且草酸在人體內如果遇上鈣和鋅便生成草酸鈣和草酸鋅,不易吸收而排出體外,影響鈣與鋅的吸收。   兒童生長發育需要大量的鈣和鋅。如果體內缺乏鈣和鋅,不僅可導致骨骼牙齒髮育不良,而且還會影響智力發育。   過量攝入草酸還會造成結石。

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