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草酸即乙二酸,最簡單的二元酸。結(jié)構(gòu)簡式HOOCCOOH。它一般是無色透明結(jié)晶,對人體有害,會使人體內(nèi)的酸堿度失去平衡,影響兒童的發(fā)育,草酸在工業(yè)中有重要作用,草酸可以除銹。草酸遍布于自然界,常以草酸鹽形式存在于植物如伏?;ā⒀蛱悴?、酢漿草和酸模草的細胞膜,幾乎所有的植物都含有草酸鈣。
概述
名稱:草酸
又稱:乙二酸;修酸結(jié)構(gòu)式
英文名稱:Oxalic acid;Ethanedioic acid;Dicarboxylic acid
分子式:HOOCCOOH;C2H2O4
分子量:90.04
結(jié)構(gòu):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)
CAS No.:144-62-7;6153-56-6(二水合物)
基本性質(zhì)
性狀:無色透明結(jié)晶或粉末。其晶體結(jié)構(gòu)有兩種形態(tài),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
折射率:1.540
穩(wěn)定性:189.5℃分解
溶解情況:易溶于乙醇。溶于水。微溶于乙醚。不溶于苯和氯仿。
其它性質(zhì):草酸在100℃開始升華,125℃時迅速升華,157℃時大量升華,并開始分解。
可與堿反應(yīng),可以發(fā)生酯化、酰鹵化、酰胺化反應(yīng)。也可以發(fā)生還原反應(yīng),受熱發(fā)生脫羧反應(yīng)。無水草酸有吸濕性。草酸能與許多金屬形成溶于水的絡(luò)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(shù)Ka1=5.9×10^-2 ,二級電離常數(shù)Ka2=6.4×10^-5。具有酸的通性。能于堿發(fā)生中和,能使指示劑變色,能與碳酸根作用放出二氧化碳。
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]??梢允顾嵝愿咤i酸鉀(KMnO4)溶液褪色,并將其還原成2價錳離子。這一反應(yīng)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。
不穩(wěn)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。
HOOCCOOH====CO2↑+CO↑+H2O
實驗室可以利用此反應(yīng)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(jīng)表皮、粘膜吸收引起中毒??諝庵懈呷菰S濃度為1m g/m3。
制取或來源
草酸遍布于自然界,常以草酸鹽形式存在于植物如伏?;ā⒀蛱悴?、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、芭蕉中以游離酸的形式存在。
草酸工業(yè)化生產(chǎn)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(lián)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(yīng),生成甲酸鈉,然后經(jīng)高溫脫氫生成草酸鈉,草酸鈉再經(jīng)鉛化(或鈣化)、酸化、結(jié)晶和脫水干燥等工序,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.氧化法以淀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(yīng)得草酸。廢氣中的氧化氮送吸收塔回收生成稀硝酸。
3.羰基合成法一氧化碳經(jīng)提純到90%以上,在鈀催化劑存在下與丁醇發(fā)生羰基化反應(yīng),生成草酸二丁酯,然后通過水解得到草酸,此法分為液相法和氣相法兩種,氣相法反應(yīng)條件較低,反應(yīng)壓力為300-400kPa。而液相法反應(yīng)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(zhuǎn)化為α-硝基乳酸;然后進一步催化氧化得到草酸。第二步也可采用混酸為氧化劑。丙烯氧化法生產(chǎn)工業(yè)級草酸二水化合物,以丙烯計總收率大于90%。
原料消耗定額:焦炭(84%)510kg/t、硫酸(100%)950kg/t、燒堿(100%)920kg/t。
常見的草酸鹽:
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
用途
草酸主要用作還原劑和漂白劑,
用于生產(chǎn)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。
草酸還可用于鈷-鉬-鋁催化劑的生產(chǎn)、金屬和大理石的清洗及紡織品的漂白。
用于金屬表面清洗和處理,稀土元素提取、紡織印染、皮革加工、催化劑制備等。
在有機合成工業(yè)主要用于生產(chǎn)對苯二酚、季戊四醇、草酸鈷、草酸鎳、沒食子酸等化工產(chǎn)品。
塑料工業(yè)用于生產(chǎn)聚氯乙烯、氨基塑料、脲醛塑料、漆片等。
染料工業(yè)用于制造鹽基品綠等。
印染工業(yè)可代替乙酸,用作色素染料的顯色助染劑、漂白劑。
其他工業(yè)用于制造金霉素、土霉素、四環(huán)素、鏈霉素、麻黃素。
此外,草酸還可用于合成各種草酸酯、草酸鹽和草酰胺等產(chǎn)品,而以草酸二乙酯及草酸鈉、草酸鈣等產(chǎn)量大。
草酸可用來除銹。并且生成的酸式草酸鹽溶解度很大。
草酸銻可作媒染劑,草酸鐵銨是印制藍圖的劑。
草酸的危害和使用時的注意事項:
草酸在人體內(nèi)不容易被氧化分解掉,經(jīng)代謝作用后形成的產(chǎn)物,屬于酸性物質(zhì),可導(dǎo)致人體內(nèi)酸堿度失去平衡,吃得過多還會中毒。
而且草酸在人體內(nèi)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(fā)育需要大量的鈣和鋅。如果體內(nèi)缺乏鈣和鋅,不僅可導(dǎo)致骨骼、牙齒發(fā)育不良,而且還會影響智力發(fā)育。
過量攝入草酸還會造成結(jié)石。
取一些草酸,用溫水配成的溶液在銹漬上擦即可。
草酸可以除銹,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(yīng)及時用水清洗。
不過使用時要小心,草酸對不銹鋼有較強的腐蝕性。濃度高的草酸也容易腐蝕手。