آشنایی با اسید اگزالیک و کاربردهای آن

اسید اگزالیک که به اسید اتاندیوئیک نیز معروف است، یک ترکیب طبیعی است که در انواع مختلف سبزیجات یافت می شود.

اسید اگزالیک در حالت جامد ماده ای بی رنگ و کریستالی است که موقع حل شدن در آب محلولی شفاف و بی رنگ تولید می کند.

اسید اگزالیک یا جوهر ترشک غالباً در مقادیر بسیار اندک توسط انسان مصرف می شود. این ماده در اکثر خوراکیهای طبیعی از جمله اسفناج، کلم بروکلی، خیار، سیب زمینی و سبزیجات وجود دارد و مصرف مقادیر کم آن برای سلامتی مفید است.

این ماده عضوی از خانواده اسیدهای کربوکسیلیک است که نسبت به اسید استیک قوی تر است و کاربرد فراوانی در صنایع دارد. در صنعت اسید اگزالیک عمدتا با اکسیداسیون کربوهیدرات ها یا گلوکز توسط اسید نیتریک یا هوا در حضور وانادیم پنتوکسید تولید می شود.

اسید اگزالیک یک ترکیب آلی با نام IUPAC اسید اتاندیوئیک و فرمول HO2C − CO2H است که باز مزدوج آن است به اگزالات معروف است. این ترکیب ساده ترین اسید دی کربوکسیلیک است.

این یک ماده جامد بلوری و سفید رنگی است که در آب محلول بی رنگ تشکیل می دهد. این ماده به طور طبیعی در بسیاری از غذاها وجود دارد، اما مصرف زیاد آن یا تماس طولانی مدت با پوست می تواند خطرناک باشد. اسید اگزالیک به عنوان دی هیدرات با فرمول C2H2O4 · 2H2O نیز موجود است. 

قیمت اسید اگزالیک:
قیمت این ماده برحسب خلوص، شرکت تولید کننده و وزن بسته بندی متفاوت است و به دلیل کاربردهای گسترده در سراسر جهان بازار گسترده ای دارد. از نظر صنعتی این اسید به عنوان یک عامل کاهش دهنده عمومی استفاده می شود.

ماهیت آن بیشتر خورنده است و نسبت به سایر مواد دارای سطح سمیت بالاتری است. دفع صحیح این ماده شیمیایی پس از استفاده از اهمیت برخوردار است.

تاریخچه تولید اسید اگزالیک:
تهیه نمک های اسید اگزالیک از گیاهان حداقل از سال 1745، زمانی که گیاه شناس و پزشک هلندی، هرمان بوئرهاو، نمکی از چوب سورل ( گیاه ترشک) را جدا کرد، شناخته شده بود. در سال 1773، فرانسوا پیر ساواری از سوئیس آن را از نمک سورل جدا کرد.

در سال 1776، کارل ویلهلم شیله و توربرن اولوف برگمان شیمی دانان سوئدی با واکنش قند با اسید نیتریک غلیظ، اسید اگزالیک تولید کردند. تا سال 1784، شیله نشان داده بود که "اسید قند" و اسید اگزالیک از منشا طبیعی مشابه هستند.

در سال 1824 فردریش وهلر، شیمی دان آلمانی توانست اگزالیک اسید را از طریق واکنش سیانوژن با آمونیاک در محلول آبی، به دست آورد که اولین سنتز یک محصول طبیعی بود.

روش تولید اسید اگزالیک:
این ترکیب در صنایع با اکسیداسیون کربوهیدرات یا گلوکز توسط اسید نیتریک یا هوا در حضور پنتا اکسید وانادیوم تولید می شود. برای ساخت این ترکیب می توان از اسید گلیکولیک و اتیلن گلیکول نیز استفاده کرد. در روش جدید از کربونیلاسیون اکسیداتیو الکل ها برای تولید دی استرها اسیدهای اگزالیک استفاده می شود:

• 4 ROH + 4 CO + O2 → 2 (CO2R) 2 + 2 H2O

این دی استرها متعاقباً به اسید اگزالیک هیدرولیز می شوند و سالانه تقریباً 120، 000 تن تولید می شود. در گذشته این ترکیب با استفاده از مواد جاذب مانند هیدروکسید سدیم یا پتاسیم روی خاک اره تولید می شد. بدین ترتیب که پیرولیز فرمات سدیم منجر به تشکیل اگزالات سدیم می شود که به راحتی به اگزالیک اسید تبدیل می شود.

روش های آزمایشگاهی:
اگرچه اگزالیک اسید به راحتی قابل خریداری است، اما می توان در آزمایشگاه با اکسیداسیون ساکارز با استفاده از اسید نیتریک در حضور مقدار کمی پنتا اکسید وانادیوم به عنوان کاتالیزور آن را تهیه کرد. ماده جامد هیدراته را می توان با گرما یا با تقطیر آزئوتروپیک کم آب کرد.

در هلند با استفاده از یک الکتروکاتالیز دی اکسید کربن به اگزالیک اسید کاهش می یابد در این تبدیل از دی اکسید کربن به عنوان ماده اولیه استفاده می شود.

تولید بیولوژیک:
بسیاری از گونه های قارچ ها نیز اگزالیک اسید ترشح می کنند. این اسید به حلالیت بیشتر کاتیون های فلزی و افزایش دسترسی به برخی مواد مغذی خاک کمک کرده و می تواند منجر به تشکیل بلورهای اگزالات کلسیم شود.

این ترکیب در بدن ما با متابولیسم اسید اسکوربیک یا اسید گلی اگزالیک تولید می شود و از طریق ادرار از بدن خارج می شود.

کاربرد اسید اگزالیک:
اسید اگزالیک یک ماده شیمیایی ایده آل برای مقاصد خانه داری و تمیزکاری است. ویژگیهای سفیدکنندگی آن برای استریل کردن وسایل خانه بسیار مناسب است و به صورت کارآمد می تواند زنگ زدگی ها را از روی سطوح مختلف از بین ببرد. اسید اگزالیک یک ترکیب عالی برای حذف لکه های مختلف بر روی وان و سینک های ظرفشویی است.

در صنعت نیز این ماده گاهی اوقات برای پردازش مواد معدنی استفاده می شود و از خاصیت سفیدکنندگی آن می توان برای استریل کردن تجهیزات مختلف استفاده کرد.

اسید اگزالیک در کارخانه های نساجی برای رنگ کردن و سفید کردن الیاف مورد استفاده قرار می گیرد.

مراکز پزشکی نیز از این ماده برای خالص سازی برخی مواد شیمیایی یا رقیق کردن آنها استفاده می کنند. اسید اگزالیک همچنین به عنوان یک عامل احیاء کننده در تولید فیلم عکاسی استفاده می شود و می تواند برای حذف کلسیم از فاضلاب نیز ماده ای کارآمد باشد.

فواید اسید اگزالیک برای سلامتی:
این اسید برای سلامت روده بزرگ مهم است و در صورتی که به مقدار کافی مصرف نشود بدن می تواند آن را از ویتامین C سنتز کند.

مصرف مواد غذایی حاوی این ماده و کلسیم به صورت همزمان خطر بروز سنگ های کلیوی را کاهش می دهد زیرا اسید اگزالیک در روده به کلسیم متصل می شود.

همه مواد غذایی غنی از آنتی اکسیدان حاوی مقادیر بالایی اسید اگزالیک هستند و به همین دلیل تحقیقات نشان داده است که این ماده خواص ضد سرطانی دارد.

مطالعات نشان داده است در صورت ابتلا به سرطان سطح این ماده در خون کاهش می یابد و مصرف مقادیر کافی اسید اگزالیک در این شرایط می تواند همه سلولهای غیرطبیعی موجود در بدن را بدون هیچ عارضه جانبی از بین ببرد.

تأثیر این ماده در درمان سرطان مثبت و مستند است و با خوردن آن از طریق غذاها و نوشیدنی ها سلولهای سرطانی، باکتریها، ویروس ها و پلاک های موجود در رگ ها از بین می رود.

از طرفی پرتودرمانی برای درمان تومورها باعث تجزیه اسید اگزالیک در خون می شود که این امر سیستم ایمنی بدن را تضعیف می کند بنابراین بدن قادر به مقابله با بیماری ویروسی یا باکتریایی نیست و به همین دلیل بسیاری از بیماران سرطانی در اثر سرطان ناشی از ذات الریه یا سینه پهلو ویروسی می میرند.

سایر کاربردهای اسید اگزالیک:
اگزالیک اسید عمدتا به عنوان یک عامل کاهنده و سفید کننده برای تولید داروهایی مانند آنتی بیوتیک ها و بورنئول و تصفیه حلال های فلزات نادر، عامل کاهش دهنده رنگ، عامل برنزه کننده استفاده می شود. این ترکیب در سفید سازی منسوجات، تولید کاتالیزور آلومینیوم، فلز و سنگ مرمر کاربرد دارد.

همچنین برای تمیز کردن و تصفیه سطح فلز، استخراج عناصر کمیاب خاکی، نساجی، فرآوری چرم، تهیه کاتالیزورها مورد استفاده قرار می گیرد.

این ترکیب به عنوان کاهنده در صنعت سنتز آلی عمدتاً در تولید هیدروکینون، پنتا اریتریتول، اگزالات کبالت، اگزالات نیکل، اسید گالیک و سایر محصولات شیمیایی استفاده می شود. در صنعت پلاستیک نیز برای تولید پلی وینیل کلراید، پلاستیک های آمینه، پلاستیک های اوره-فرمالدئید، رنگ و فیلم ها از آن استفاده می شود.

اسید اگزالیک برای کنه کشی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب برای کنترل کنه واروا به چهار روش اسپری، تزریق، قطره ای، تبخیر و تصعید در کندوهای عسل مورد استفاده قرار می گیرد.

عوارض اسید اگزالیک:
این اسید به صورت غلیظ می تواند هنگام تماس و در صورت بلع اثرات مضر داشته باشد. این ماده جهش زا یا سرطان زا نیست اگرچه مطالعات نشان داده اند ممکن است باعث سرطان پستان شود و احتمال ابتلا به ناهنجاری مادرزادی در جنین وجود دارد.

این ترکیب در صورت استنشاق ممکن است مضر باشد و برای بافت غشاهای مخاطی و دستگاه تنفسی فوقانی بسیار مخرب است.

در صورت جذب شدن از طریق پوست یا در تماس با چشم باعث سوختگی می شود. علائم و اثرات آن عبارتند از: احساس سوزش، سرفه، خس خس سینه، گرفتگی حنجره، تنگی نفس، اسپاسم، التهاب و ادم حنجره، التهاب و ادم برونش، پنومونیت، ادم ریوی.

رابطه این اسید با سنگ کلیه:
حدود 80% سنگ های کلیوی از اگزالات کلسیم تشکیل شده اند به همین دلیل افرادی که سابقه سنگ کلیه دارند باید از مصرف خوراکیهای حاوی مقدار بالای اسید اگزالیک خودداری کنند.

هرچند تحقیقات نشان داده است که اگزالات موجود در سنگ های کلیوی حاصل تولید آن در بدن است نه مصرف آن از طریق مواد غذایی. با اینحال افراد مبتلا به سنگ های کلیوی باید کمتر از 50 میلی گرم در روز این ماده را مصرف کنند.

یکی از روش های مفید برای کاهش سطح این اسید مواد غذایی این است که سبزیجات را بجوشانید، این کار سطح اگزالات را از 90% به 30% کاهش می دهد.

همچنین برای عدم ابتلا به سنگ های کلیوی نوشیدن مقدار فراوان آب در طول روز و مصرف مقدار کافی کلسیم برای حذف اگزالات اضافی از طریق روده ها توصیه می شود.

ملاحظات ایمنی در رابطه با این اسید:
این اسید به شکل خالص بسیار خطرناک است زیرا سمی و خورنده است و باید با دقت با آن کار کرد. برای مخلوط کردن پودر آن در آب حتما دستکش بپوشید و استفاده از عینک و ماسک نیز ضروری است تا بخارات آن به چشم و ریه آسیب نزند.