シュウ酸カルシウム（CAC2O4）：特性、構造、用途、リスク - 化学

シュウ酸カルシウムは、元素炭素（C）、酸素（O）及びカルシウム（Ca）からなる有機化合物です。その化学式はCaC ₂ O ₄です。それは一般的に、その3つの水和形態で見られます：一水和物、二水和物、三水和物。つまり、その結晶構造にそれぞれ1つ、2つ、または3つの水分子が含まれています。

シュウ酸カルシウムは、ミネラル、植物、菌類、その他の生物、たとえば哺乳類に含まれ、さらには一部のタンパク質の代謝の結果として人間にも見られます。人間や一部の動物の尿中に含まれています。

尿サンプル中のシュウ酸カルシウムCaC ₂ O _4の結晶を顕微鏡で観察。J3D3 / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

ほうれん草、ルバーブ、大豆、チョコレートなどの一部の食品には、シュウ酸塩が多く含まれており、敏感な人がそれらを食べると、腎臓にシュウ酸カルシウム結石が形成されることがあります。

水分、特に水をたくさん摂取し、シュウ酸塩を多く含む食品を避け、カルシウムとマグネシウムが豊富なものを摂取することで、腎臓にCaC ₂ O ₄石が現れるのを防ぐことができます。

シュウ酸カルシウムは、パルプや製紙などのプロセスのパイプやタンク、および醸造所でも望ましくないスケールを形成します。

構造

シュウ酸カルシウムは、カルシウムイオンCa ²⁺とシュウ酸イオンC ₂ O ₄^2-によって形成されます。シュウ酸アニオンは、2つの炭素原子と4つの酸素原子で構成されています。シュウ酸アニオンの負電荷は、酸素原子上に見られます。

シュウ酸カルシウムの化学構造。VSimonian / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

命名法

シュウ酸カルシウム
シュウ酸カルシウム塩
エタン二酸カルシウム塩

プロパティ

体調

無色、白色、黄色、または褐色の結晶性固体で、3種類の水和物が存在します。

分子量

128.1 g / mol

融点

シュウ酸カルシウム一水和物は200℃で分解します

比重

一水和物CaC ₂ O _4• H ₂ O = 2.22 g / cm ³

二水和物CaC ₂ O _4• 2H ₂ O = 1.94 g / cm ³

三水和物CaC ₂ O _4• 3H ₂ O = 1.87 g / cm ³

溶解度

水にほとんど溶けない：20°Cで0.00061 g /水100 g 一水和物は希酸に溶解します。

pH

シュウ酸カルシウムの水溶液は弱塩基性です。

化学的特性

シュウ酸カルシウムはシュウ酸のカルシウム塩です。これは代謝の自然な副産物であるため、人体には非常に豊富であり、多くの食品の一部です。

シュウ酸とその共役塩基であるシュウ酸塩は、強力なキレート活性を備えた高度に酸化された有機化合物です。つまり、+ 2または+3の電荷を持つ陽イオンと簡単に結合できます。

シュウ酸イオンがH取る傾向があるため、その水溶液は弱塩基であり⁺プロトンをOH放出水、から^-イオン。2つのH ⁺プロトンを受け取った後、シュウ酸イオンはシュウ酸H ₂ C ₂ O _4になります。

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 ^-

自然の中での存在

ミネラルで

シュウ酸カルシウムは、最も一般的なシュウ酸塩であり、鉱物であるウェウェライト、ウェッデルライト、およびカオクサイトの形で提供されます。

Whewelliteは一水和物CaC ₂ O _4• H ₂ Oであり、この化合物の形態の中で最も安定しています。

ホエライト鉱石。Rob Lavinsky、iRocks.com-CC-BY-SA-3.0 / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

ウェデルライトは二水和物CaC ₂ O _4• 2H ₂ Oであり、一水和物よりも安定性が低くなります。

ウェッデライトの鉱物結晶。Leon Hupperichs / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

Caoxiteは、シュウ酸カルシウム三水和物CaC ₂ O _4• 3H ₂ Oです。

植物や菌類

シュウ酸カルシウムは、乾燥した土壌や葉に関連しており、また、病原菌、遊離、共生、または植物に関連しています。後者では、結晶はシュウ酸塩の形でカルシウムが沈殿することにより形成されます。

真菌によるCaC ₂ O ₄の形成は、生態系のためのカルシウムの予備を構成するため、土壌の生物学的および地球化学的プロセスに重要な影響を与えます。

人体および哺乳類における存在

シュウ酸塩は肝臓、赤血球または赤血球に起源があり、腎臓ではより少ない程度です。これは、アミノ酸（フェニルアラニンやトリプトファンなど）の代謝とグリオキサールジアルデヒドの酸化によって形成されます。

また、ビタミンCは、その抗酸化機能を実行するときにシュウ酸塩に変換することができます。

シュウ酸カルシウムは、腎臓病の人や動物の腎臓にできる石に含まれています。

いわゆるシュウ酸カルシウム結石または結石は、カルシウムおよびシュウ酸塩で過飽和された尿中のCaC ₂ O _4の結晶化または凝集によって形成される。これは、尿がカルシウムとシュウ酸塩を多く含んでいるため、前記化合物を溶解したままにすることはできず、結晶の形で沈殿または固体になることを意味します。

人間では

腎臓の砂や結石の形成は腎結石症と呼ばれる病気です。それは人口の約10％を攻撃し、これらの石の約75％はシュウ酸カルシウムCaC ₂ O _4で構成されています。

シュウ酸カルシウムは腎臓結石を形成する可能性があります。著者：VSRao。出典：Pixabay。

一部の人では尿がこの塩で過飽和になるため、腎臓でのシュウ酸カルシウム結晶の形成と成長が起こります。シュウ酸カルシウムは、pHが6.0未満の酸性尿で発生します。

過飽和は、尿中のこの塩（水に非常に溶けにくい）の排出または排出が少量の水で発生したときに発生します。

腎臓の石の外観に影響を与える要因

シュウ酸カルシウムグリットの形成を促進する要因の中には、尿中の過剰カルシウムまたは高カルシウム尿症、尿中の過剰シュウ酸塩または高シュウ酸尿症、食事に由来する要素および阻害剤の欠如があります。

他の食品の中でも、ホウレンソウ、ルバーブ、大豆、ナッツ、チョコレートを大量に食べると、シュウ酸が過剰になることがあります。

チョコレートはシュウ酸カルシウムの供給源となり、腎臓の結石の出現を促進します。著者：アレクサンダースタイン。出典：Pixabay。

ただし、石の形成を阻害または防止する物質があります。結石形成を防止する化合物の中には、クエン酸塩やピロリン酸塩などの小さな分子と、糖タンパク質やプロテオグリカンなどの大きな分子があります。

シュウ酸カルシウム結石の形成を回避する方法

グリットまたはシュウ酸カルシウムの石の再発を防ぐための優れた戦略には、水分摂取量の増加、カルシウムが豊富な食品（乳製品など）の摂取量の増加、動物性タンパク質（NaCl）の制限などがあります。シュウ酸塩が豊富な食品。

動物で

2000年の初め以来、猫と犬の尿路系でシュウ酸カルシウム結石の増加が観察されています。これは、これらの動物が摂取する食事の種類に依存し、尿の酸性度とマグネシウム（Mg）欠乏に関係しているようです。

犬の膀胱にあるシュウ酸カルシウム結石。Joel Mills / CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

過剰なシュウ酸塩に対する体の反応

人間と動物の両方が、シュウ酸塩を分解できる細菌の数を増やすことにより、過剰なシュウ酸塩に反応するという証拠があります。

これらの細菌のいくつかは、Oxalobacter formigenes、Bifidobacterium spです。、Porphyromonas gingivalisおよびBacillus sp。、とりわけ、腸内に自然に存在します。

用途

相談した情報筋によると、シュウ酸カルシウムはセラミックのコーティングに使用されています。

石灰岩の彫刻やその他の芸術的要素をコーティングするために使用され、材料の硬度を向上させ、多孔性を低下させ、酸やアルカリに対する耐性を高めることがわかっています。

イタリアでは、博物館の石灰岩のオブジェクトをシュウ酸カルシウムでコーティングして保存する実験を行ってきました。著者：出典：Moni Quayle。Pixabay。

一部のプロセスの問題

紙パルプ産業では、シュウ酸カルシウムがスケールを形成する可能性があり、プロセスで多くの問題を引き起こします。

工業プロセスのダクトまたはパイプでのその形成を防止するために、シュウ酸オキシダーゼなどの酵素によるシュウ酸の酵素分解が提案されている。

それはまた、ビールが作られる容器に石のように蓄積する傾向があり、飲み物に不快な味を与える可能性がある微生物の形成を回避するために、ビールが作られる場所から排除される必要があります。

リスク

高濃度のシュウ酸塩は、主にその腐食作用のために、動物や場合によってはヒトに死を引き起こす可能性があります。

シュウ酸塩とその共役酸であるシュウ酸の蓄積は、心臓の機能不全、シュウ酸カルシウム結石、腎不全、さらには毒性による死亡などの障害を引き起こす可能性があります。

参考文献

Glasauer、SMら。（2013）。金属と半金属、微生物による変換。シュウ酸塩。地球システムと環境科学のリファレンスモジュール。sciencedirect.comから復元。
バウマン、JMおよびカゼッラ、R（2019）。カルシウム腎結石症の予防：尿中のシュウ酸カルシウム結晶化に対する利尿の影響 Adv Prev Med、2019; 2019：3234867。ncbi.nlm.nih.govからリカバリ。
マサチューセッツ州ブレシアおよびオーストラリア西部会議（2017）。泌尿器系。シュウ酸カルシウム結石。獣医病の病理学的根拠（第6版）。sciencedirect.comから復元。
Huang、Y。er al。（2019）。シュウ酸カルシウム石におけるシュウ酸塩のtge本体およびtge起源のtge処理。Urol Int、2019年12月5日：1-10。ncbi.nlm.nih.govから回復。
ニルベラント、N.-O。他（2002）。パルプおよび製紙産業におけるバイオテクノロジー。バイオテクノロジーの進行中。sciencedirect.comから復元。
Pahira、JJおよびPevzner、M.（2007）。腎結石。カルシウム石。泌尿器科のペン臨床マニュアルで。sciencedirect.comから復元。
ウスター、EM（1994）。尿中シュウ酸カルシウム結晶成長阻害剤。J Am Soc Nephrol 1994 11月; 5（5補足1）：S46-53）。jasn.asnjournals.orgから回復。
フィンケルシュタイン、バージニアおよびゴールドファーブ、DS（2006）シュウ酸カルシウム結石を防ぐための戦略。ncbi.nlm.nih.govから回復。
米国国立医学図書館。（2019）。シュウ酸カルシウム。pubchem.ncbi.nlm.nih.govから回復。
ペック、AB et al。（2015）。シュウ酸分解微生物またはシュウ酸分解酵素：再発性結石疾患におけるシュウ酸カルシウム尿石の酵素的溶解の将来の治療法は何ですか？尿路結石、2016年2月; 44（1）：27-32。ncbi.nlm.nih.govから回復。
Holames、RP et al。（2016）。シュウ酸カルシウム結石症を軽減するために尿中シュウ酸排泄を低下させる。尿路結石。2016年2月。44（1）; 27-32。ncbi.nlm.nih.govから回復。
Cezar、TM（1998）。シュウ酸カルシウム：石灰岩の表面処理。保全と博物館の研究のジャーナル4、6-10ページ。jcms-journal.comから回復。
ウィキメディア（2019）。シュウ酸カルシウム。en.wikipedia.orgから回復。

シュウ酸カルシウム（CAC2O4）：特性、構造、用途、リスク - 化学 - 2025

構造

命名法