Щавелевая кислота известна человечеству с давних времен. Она широко используется в пищевой промышленности, медицине и других областях благодаря своим уникальным свойствам.
Химические свойства щавелевой кислоты
Щавелевая кислота представляет собой органическое двухосновное соединение с формулой HOOC-COOH. Она относится к группе дикарбоновых кислот. При комнатной температуре щавелевая кислота находится в твердом состоянии в виде бесцветных кристаллов. Растворяется в воде и этаноле.
Щавелевая кислота обладает кислотными свойствами - в водных растворах диссоциирует с образованием ионов H+ и C2O4 2-. При взаимодействии с основаниями образует щавелевые соли. Проявляет восстановительные и окислительные свойства.
Получение щавелевой кислоты
В промышленности щавелевую кислоту получают различными способами:
- окислением углеводородов, например этанола;
- гидролизом щавелевого ангидрида;
- окислением малеиновой кислоты;
- и другими методами.
В лабораторных условиях можно получить щавелевую кислоту окислением сахара азотной кислотой.
Применение щавелевой кислоты
Благодаря своим свойствам щавелевая кислота находит широкое применение в разных областях.
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности щавелевую кислоту используют в качестве:
- Регулятора кислотности (E334). Придает продуктам приятный кисловатый вкус.
- Антиоксиданта. Предотвращает окисление и порчу продуктов.
- Стабилизатора и эмульгатора.
Щавелевая кислота входит в состав газированных напитков, джемов, соусов, кондитерских и мясных изделий.
Медицина
В медицине щавелевую кислоту используют:
- Для лечения нарушений обмена веществ.
- Как компонент лекарственных препаратов.
- Для профилактики и лечения цинги.
Щавелевая кислота стимулирует выведение из организма токсичных веществ, улучшает обменные процессы.
Промышленность
В промышленности щавелевая кислота используется:
- Для производства комплексонов, применяемых в гальваностегии.
- Как ингибитор коррозии металлов.
- В производстве красителей, чернил, фотоматериалов.
- Для очистки металлов от ржавчины.
Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве щавелевая кислота используется:
- Как кормовая добавка для животных.
- Для подкормки растений (удобрение).
- Для консервации кормов.
Щавелевая кислота улучшает усвояемость кормов, стимулирует рост и развитие растений.
Бытовая химия
В быту щавелевую кислоту добавляют в состав:
- Стиральных порошков - для смягчения воды.
- Чистящих средств - для удаления ржавчины.
- Красок - для улучшения адгезии к поверхности.
Безопасность при использовании
Щавелевая кислота относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности). При проглатывании в больших количествах может вызвать раздражение слизистых оболочек и желудочно-кишечный тракт. Попадание на кожу в концентрированном виде также опасно для здоровья.
При соблюдении правил безопасности и инструкций по применению риск неблагоприятного воздействия щавелевой кислоты минимален. Необходимо использовать средства защиты при работе с концентрированными растворами.
Интересные факты о щавелевой кислоте
- Впервые щавелевая кислота была выделена в 1769 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле.
- Название "щавелевая" происходит от слова "щавель" - растения, в листьях которого содержится эта кислота.
- Щавелевая кислота входит в состав зеленых листьев растений, поэтому ее называют "растительным витамином".
- В средние века щавелевую кислоту использовали как добавку при окрашивании тканей.
- Сыпучий порошок щавелевой кислоты часто используют в качестве "снега" в голливудских фильмах.
Применение щавелевой кислоты в косметологии
В последнее время щавелевая кислота получила широкое применение в косметологии и производстве косметических средств.
Основные эффекты щавелевой кислоты в косметологии:
- Отбеливающий. Уменьшает гиперпигментацию и выравнивает цвет лица.
- Кератолитический. Способствует отшелушиванию ороговевших клеток кожи.
- Антиоксидантный. Защищает кожу от свободных радикалов.
- Противовоспалительный. Уменьшает воспаления и покраснения.
Щавелевая кислота входит в состав таких косметических средств, как тоники, сыворотки, кремы для лица. Чаще всего ее используют для борьбы с пигментацией, угревой сыпью, фотостарением.
Однако при чувствительной и склонной к раздражениям коже применять косметику с щавелевой кислотой нужно осторожно, так как возможны аллергические реакции.
Производство щавелевой кислоты
Промышленное производство щавелевой кислоты ведется двумя основными способами:
- Окисление этанола в жидкой фазе кислородом воздуха в присутствии катализатора (соли марганца или кобальта).
- Гидролиз щавелевого ангидрида разбавленной серной кислотой. Ангидрид получают окислительным карбонилированием этилена или окислением бутана.
Также возможно:
- Ферментативное окисление сахаров грибами рода Aspergillus - Электрохимическое окисление малеиновой кислоты - Гидролиз фурфурола азотной кислотой
Выход щавелевой кислоты составляет 63-93% от теоретически возможного. Основными примесями являются щавелевая соль, оксалат и сульфат натрия, органические кислоты.
Для очистки используют перекристаллизацию из раствора или сублимацию. Получаемый продукт содержит 99-100% основного вещества.
Хранение щавелевой кислоты
Щавелевая кислота гигроскопична, поэтому требует особых условий хранения:
- Хранить в плотно закрытой таре, в сухом, прохладном, хорошо вентилируемом помещении.
- Избегать попадания влаги, так как это приводит к слеживанию и потере качества.
- Хранить отдельно от восстановителей, металлических порошков, сильных оснований.
- Не хранить вместе с продуктами питания.
- Контейнеры должны быть из коррозиестойких материалов.
При правильном хранении срок годности щавелевой кислоты составляет 1-2 года. Увлажненный продукт подлежит немедленной переработке или утилизации.
Транспортировка щавелевой кислоты
При транспортировке щавелевой кислоты необходимо соблюдать следующие правила:
- Использовать чистые, сухие, закрытые транспортные средства.
- Не перевозить совместно с легковоспламеняющимися веществами.
- Упаковка должна быть надежно закреплена во избежание повреждений.
- Температурный режим перевозки от -20 до +30 °C.
- Избегать увлажнения груза.
Соблюдение правил обеспечивает сохранность свойств щавелевой кислоты при транспортировке.
Утилизация отходов щавелевой кислоты
Утилизация отходов щавелевой кислоты и загрязненной ею тары осуществляется следующими методами:
- Нейтрализация щелочными растворами с образованием нетоксичных солей.
- Термическое обезвреживание в специальных установках температуры плавления.
- Захоронение на полигонах промышленных и токсичных отходов согласно нормам.
- Переработка с получением товарных продуктов.
При утечках щавелевой кислоты нейтрализуют содой, известью или мелом с последующим смывом большим количеством воды.
Утилизация должна проводиться с соблюдением экологических норм и требований безопасности. При правильной утилизации отходов щавелевой кислоты обеспечивается защита окружающей среды.
Применение щавелевой кислоты в аналитической химии
Благодаря своим химическим свойствам, щавелевая кислота широко используется в аналитической химии.
Основные области применения:
- Комплексонометрическое титрование металлов (образует прочные комплексы).
- Экстракционно-фотометрическое определение элементов.
- Выделение и концентрирование радиоактивных изотопов.
- Разделение и определение лантаноидов.
- Обнаружение иона железа (образуют интенсивно окрашенный комплекс).
Преимущества использования щавелевой кислоты:
- Высокая комплексообразующая способность.
- Способность к экстракции.
- Возможность фотометрического определения.
- Доступность и низкая стоимость.
Таким образом, щавелевая кислота является эффективным и многофункциональным реагентом для анализа веществ и материалов.
