Ácido oxálico

Ácido oxálico
	Dihidrato de ácido oxálico
	Nome sistemático ácido etanodioico
	Outros nomes PIN: Ácido oxálico
Identificadores
Número CAS	144-62-7 (anhidro), 6153-56-6 (dihidrato)
PubChem	971
ChemSpider	946
UNII	9E7R5L6H31
Número CE	205-634-3
Número UN	3261
DrugBank	DB03902
KEGG	C00209
MeSH	Oxalic+acid
ChEBI	CHEBI:16995
ChEMBL	CHEMBL146755
Número RTECS	RO2450000
Referencia Beilstein	385686
Referencia Gmelin	2208
3DMet	B00059
Imaxes 3D Jmol	Image 1
	SMILES C(=O)(C(=O)O)O ;
	InChI InChI=1S/C2H2O4/c3-1(4)2(5)6/h(H,3,4)(H,5,6); Key: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N;
Propiedades
Fórmula molecular	C2H2O4
Masa molar	90,03 g mol−1; (anhidro) ; 126,065 g·mol−1 (dihidrato)
Aspecto	cristais brancos
Olor	inodoro
Densidade	1,90 g·cm−3 (anhidro, a 17 °C); 1,653 g·cm−3 (dihidrato)
Punto de fusión	189–191 °C; 372–376 °F; 462–464 K
Solubilidade en auga	90-100 g/L (20 °C)
Solubilidade	237 g/L (15 °C) en etanol 14 g/L (15 °C) en dietil éter
Presión de vapor	<0.001 mmHg (20 °C)
Acidez (pKa)	1,25, 4,14
Susceptibilidade magnética (χ)	-60,05·10−6 cm3/mol
Perigosidade
Principais perigos	corrosivo
NFPA 704	1 3 0
Punto de inflamabilidade	166 °C; 331 °F; 439 K
	; Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

O ácido oxálico é un composto orgánico coa fórmula C₂H₂O₄. É un sólido branco cristalino que forma unha solución incolora en auga. A súa fórmula condensada é HOOCCOOH, que indica a súa clasificación como o ácido dicarboxilico máis simple.

A súa forza como ácido é moita maior que a do ácido acético. O ácido oxálico é un axente redutor^[6] e a súa base conxugada, denominada oxalato (C
2O2−
4), é un axente quelante para catións metálicos. Normalmente, o ácido oxálico encóntrase en forma de dihirato coa fórmula C₂H₂O₄·2H₂O.

Aparece de forma natural en moitos alimentos, pero a súa inxestión excesiva ou o seu prolongado contacto coa pel poden ser perigosos.

O seu nome procede de que foi illado das plantas do xénero Oxalis.

Historia

A preparación de sales de ácido oxálico a partir de plantas coñécese polo menos desde 1745, cando o botánico e médico holandés Herman Boerhaave illou un sal da planta trevo acedo.^[7] En 1773, François Pierre Savary de Friburgo, Suíza illara ácido oxálico do seu sal do trevo acedo.^[8]

En 1776, os químicos suecos Carl Wilhelm Scheele e Torbern Olof Bergman^[9] producían ácido oxálico ao faceren reaccionar o azucre con ácido nítrico concentrado; Scheele chamoulle ao ácido resultante socker-syra ou såcker-syra (ácido de azucre). En 1784, Scheele observou que o "ácido de azucre" e o ácido oxálico de fontes naturais eran idénticos.^[10]

En 1824, o químico alemán Friedrich Wöhler obtivo ácido oxálico facendo reaccionar cianóxeno con amoníaco en solución acuosa.^[11] Este experimento pode representar a primeira síntese dun produto natural.^[12]

Preparación

O ácido oxálico fabrícase principalmente por oxidación de glicosa ou outros carbohidratos usando ácido nítrico ou aire en presenza de pentóxido de vanadio. Poden usarse diversos precursores como o ácido glicólico e o etilén glicol.^[13] Un novo método supón a carbonilación oxidativa de alcohois para dar os diésteres de ácido oxálico:

4 ROH + 4 CO + O₂ → 2 (CO₂R)₂ + 2 H₂O

Estes diésteres son seguidamente hidrolizados a ácido oxálico. Prodúcense aproximadamente 120 000 toneladas anualmente.^[12]

Historicamente o ácido oxálico obtíñase exclusivamente usando cáusticos, cono o hidróxido de potasio ou de sodio, en serraduras.^[14]A pirólise do formiato de sodio (en último extremo preparado a partir de monóxido de carbono), leva á formación de oxalato de sodio, doadamente convertido en ácido oxálico.

Métodos de laboratorio

Aínda que pode comprarse facilmente, o ácido oxálico tamén se pode preparar directamente no laboratorio oxidando sacarosa usando ácido nítrico en presenza dunha pequena cantidade de pentóxido de vanadio como catalizador.^[15]

O sólido hidratado pode ser deshidratado con calor ou por destilación azeotrópica.^[16]

Unha electrocatálise por un complexo de cobre desenvolvida nos Países Baixos permite reducir dióxido de carbono a ácido oxálico;^[17] esta conversión usa dióxido de carbono como materia prima para xerar o ácido oxálico.

Estrutura

O ácido oxálico anhidro pode existir en forma de dous polimorfos; nun a formación de enlaces de hidróxeno ten como resultado unha estrutura de tipo cadea, mentres que o padrón de enlaces de hidróxeno no outro orixina unha estrutura de tipo laminar.^[18] Como o material anhidro é tanto ácido coma hidrófilo, utilízase en esterificacións.

Reaccións

O ácido oxálico é un ácido relativamente forte, malia ser un ácido carboxílico:

C₂O₄H₂ ⇌ C₂O₄H⁻ + H⁺		pK_a = 1.27
C₂O₄H⁻ ⇌ C 2O2− 4 + H⁺		pK_a = 4.27

O ácido oxálico sofre moitas das reaccións características doutros ácidos carboxílicos. Forma ésteres como o oxalato de dimetilo (punto de fusión de 52,5 a 53,5 °C).^[19] Forma un cloruro ácido chamado cloruro de oxalilo.

O oxalato, a base conxugada do ácido oxálico, é un excelente ligando para ións metálicos, por exemplo, o fármaco oxaliplatino.

O ácido oxálico e os oxalatos poden ser oxidados por permanganato nunha reacción autocatalitica.^[20]

Os valores do pK_a do ácido oxálico varían na literatura desde 1,25-1,46 e 3,81-4,40.^[21]^[22]^[23] A 100ª edición do CRC, que saíu en 2019, dá valores de 1,25 e 3,81.^[24]

Presenza natural

Biosíntese

Existen polo menos dúas vías para a formación mediada por enzimas do oxalato. Nunha das vías, o oxaloacetato, un compoñente do ciclo de Krebs, é hidrolizado a ácido acético polo encima oxaloacetase:^[25]

[O₂CC(O)CH₂CO₂]²⁻ + H₂O → C
2O2−
4 + CH
3CO−
2 + H⁺

Tamén se orixina da deshidroxenación do ácido glicólico, que se produce polo metabolismo do etilén glicol.

Presenza en alimentos e plantas

O oxalato de calcio é o compoñente máis común dos cálculos renais. Os primeiros investigadores illaron o ácido oxálico do trevo acedo (Oxalis). Membros da familia das espinacas e as brasicáceas (verza, brócoli, col de Bruxelas) son ricos en oxalatos, como tamén o trevo acedol e umbelíferas como o perexil.^[26] As follas de ruibarbo conteñen un 0,5% de ácido oxálico, e a planta Arisaema triphyllum contén cristais de oxalato de calcio. Igualmente, a Parthenocissus quinquefolia, unha planta rubideira decorativa común, produce ácido oxálico nas súas bagas e cristais de oxalato nos seus zumes internos en forma de ráfidos. As bacterias producen oxalatos pola oxidación de carbohidratos.^[12]

As plantas do xénero Fenestraria producen unha especie de fibras ópticas feitas de ácido oxálico cristalino para transmitir luz a sitios fotosintéticos subterráneos.^[27]

A carambola tamén contén ácido oxálico xunto con caramboxina. Os zumes de cítricos conteñen pequenas cantidades de ácido oxálico. Os froitos cítricos producidos en agricultura orgánica conteñen menos ácido oxálico que os producidos na agricultura convencional.^[28]

A formación de pátinas de oxalato de calcio naturais sobre certas estatuas de calcaria e mármore e monumentos propúxose que estaba causada pola reacción química da rocha carbonatada co ácido oxálico segregado por liques ou outros microorganismos.^[29]^[30]

Produción polos fungos

Moitas especies de fungos do solo segregan ácido oxálico, o que ten como resultado unha gran solubilidade de catións metálicos, un incremento da dispoñibilidade de certos nutrientes do solo, e a posible formación de cristais de oxalato de calcio.^[31]^[32]

Outros

O betume oxidado ou o exposto a raios gamma tamén contén ácido oxálico entre os seus produtos de degradación. O ácido oxálico pode incrementar a lixiviación de radioisótopos acondicionados no betume para a eliminación de residuos radioactivos.^[33]

Bioquímica

A base conxugada do ácido oxálico é o anión hidroxenoxalato, e a súa base conxugada (oxalato) é un inhibidor competitivo do encima lactato deshidroxenase (LDH).^[34] A LDH cataliza a conversión do piruvato a ácido láctico (produto final do proceso anaeróbico da fermentación) oxidando o coencima NADH a NAD⁺ e H⁺ ao mesmo tempo. Recuperar os niveis de NAD⁺ é esencial para a continuación do metabolismo enerxético anaerobio pola glicólise. Como as células cancerosas usan preferentemente o metabolismo anaerobio (efecto Warburg) a inhibición da LDH viuse que inhibe a formación e crecemento de tumores,^[35] polo que este podería ser un interesante tratamento para o cancro.

Aplicacións

Un 25% do ácido oxálico que se produce utilízase como mordente en procesos de tinguidura. Utilízase en lixivias, especialmente para a polpa de madeira. Tamén se usa nos levedantes químicos^[12] e como un terceiro reactivo na análise de instrumentos de sílice.

Limpeza

As principais aplicacións do ácido oxálico son a limpeza e nas lixivias, especialmente na limpeza de óxido de ferro (como axente acomplexante do ferro). A súa utilidade nos axentes que eliminan o óxido débese a que forma sales hidrosolubles estables co ferro férrico, que son os ións ferrioxalato.

Metalurxia extractiva

O ácido oxálico é un importante reactivo en química lantánida. Os oxalatos de lantánidos hidratados fórmanse doadamente en solucións ácidas moi fortes en forma densamente cristalina facilmente filtrable libre de contaminación de elementos non lantánidos. A descomposición térmica destes oxalatos dá lugar aos óxidos, os cales son a forma máis normal en que se comercializan estes elementos.

Outros usos

Abella do mel cuberta de cristais de oxalato

O ácido oxálico utilízano algúns apicultores como acaricida contra o ácaro varroa parasito das abella.^[36]

Utilízase tamén para limpar minerais.^[37]^[38]

Ás veces utilízase no proceso de anodizar o aluminio con ou sen ácido sulfúrico. Comparado coa anodización con ácido sulfúrico, estes recubrimentos son máis finos e mostran menor rugosidade superficial.

Toxicidade

O ácido oxálico en forma concentrada pode ter efectos nocivos por contacto e por inxestión. Non foi identificado como un mutáxeno ou carcinóxeno, aínda que hai un estudo que suxire que podería causar cancro;^[39] hai un posible risco de malformacións conxénitas no feto; pode ser daniño se se inhala e é extremadamente destrutivo dos tecidos das mucosas e do tracto respiratorio superior; daniño se se traga; nocivo e destrutivo para outros tecidos e causa queimaduras se se absorbe pola pel ou está en contacto cos ollos. Os seus síntomas e efectos inclúen unha sensación de queimadura, tose, espirro, larinxite, falta de respiración, espasmo, inflamación e edema da larinxe, inflamación e edema dos bronquios, pneumonite e edema pulmonar.^[40]

Nos humanos, o ácido oxálico inxerido ten unha LD_Lo (dose letal menor publicada) oral de 600 mg/kg.^[41] Informouse que a dose letal oral é de 15 a 30 gramos.^[42]

O oxalato pode entrar nas células, nas que causa disfunción mitocondrial.^[43]

A toxicidade do ácido oxálico débese a insuficiencia renal causada por precipitación de oxalato de calcio sólido,^[44] o principal compoñente dos cálculos renais. O ácido oxálico pode tamén causar dor articular debido á formación de precipitados similares nas articulacións. A inxestión de etilén glicol orixina como metabolito ácido oxálico, que tamén pode causar insuficiencia renal aguda.

Notas

Véxase tamén

Ligazóns externas

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

Search