Оксалат кальция¶

Оксалат кальция — это неорганическое соединение, кальциевая соль щавелевой кислоты. В природе встречается в виде минералов (вевеллит, уэдделлит), а также является одним из наиболее распространённых компонентов мочевых камней (уролитов) у человека и животных. Оксалат кальция представляет собой белое кристаллическое вещество, практически нерастворимое в воде, что обуславливает его биологическую роль и медицинское значение.

¶Химические и физические свойства

Оксалат кальция имеет химическую формулу CaC₂O₄. Молярная масса составляет 128,10 г/моль. В безводной форме (CaC₂O₄) и в виде моногидрата (CaC₂O₄·H₂O) или дигидрата (CaC₂O₄·2H₂O) он обладает различной кристаллической структурой.

Растворимость: Оксалат кальция крайне мало растворим в воде (произведение растворимости Ksp ≈ 2,3·10⁻⁹ при 25 °C). Это свойство является ключевым для его осаждения в биологических жидкостях. Растворимость несколько повышается в кислой среде (например, в желудочном соке) и при наличии комплексообразователей (например, цитратов).
Кристаллические формы: Наиболее распространены две кристаллические модификации:
Моногидрат (вевеллит) — кристаллы в форме гантелей, эллипсов или сфероидов. Является термодинамически более стабильной формой.
Дигидрат (уэдделлит) — кристаллы в форме тетрагональных бипирамид (напоминают почтовый конверт). Метастабильная форма, которая со временем может переходить в моногидрат.
Термическое разложение: При нагревании до 200–300 °C моногидрат теряет кристаллизационную воду. При дальнейшем нагревании до 500–600 °C оксалат кальция разлагается с образованием карбоната кальция и угарного газа (CO), а затем — оксида кальция (CaO) и углекислого газа (CO₂).

¶Распространение в природе

Оксалат кальция является одним из самых распространённых биоминералов в растительном мире. Он содержится в клетках многих растений, где выполняет ряд функций:

Защитная функция: Кристаллы оксалата кальция (рафиды, друзы, стилоиды) делают ткани растений жёсткими и колючими, что отпугивает травоядных животных и насекомых-вредителей. При повреждении тканей острые кристаллы рафид могут повреждать ротовой аппарат фитофагов.
Регуляция кальция: Растения могут накапливать избыток кальция в виде нерастворимого оксалата, предотвращая токсическое воздействие ионов Ca²⁺ на клеточные процессы.
Осмотический баланс: Осаждение оксалата кальция помогает регулировать концентрацию ионов в клеточном соке.

Примеры растений с высоким содержанием оксалата кальция:

Семейство Ароидные (диффенбахия, филодендрон, каладиум) — содержат рафиды, вызывающие сильное раздражение слизистых.
Семейство Маревые (шпинат, щавель, ревень, свёкла) — в листьях и черешках.
Семейство Кисличные (кислица обыкновенная).
Некоторые кактусы и суккуленты.
Чайный куст (в листьях).

В геологии оксалат кальция встречается в виде редких минералов — вевеллита (моногидрат) и уэдделлита (дигидрат), которые образуются в осадочных породах, гуано, а также в почечных камнях.

¶Медицинское значение: мочекаменная болезнь

Оксалат кальция является основным компонентом (до 70–80%) всех мочевых камней у человека. Образование камней (уролитиаз) — многофакторный процесс, связанный с перенасыщением мочи оксалатом и кальцием, а также с нарушением баланса ингибиторов кристаллизации (цитрат, магний, пирофосфат).

¶Факторы риска образования оксалатных камней

Гипероксалурия — повышенное выделение оксалата с мочой. Причины:

Первичная гипероксалурия (генетическое заболевание, связанное с дефицитом ферментов).
Вторичная гипероксалурия (избыточное поступление оксалата с пищей, нарушение всасывания в кишечнике при синдроме мальабсорбции, резекции кишечника, болезни Крона).

Гиперкальциурия — повышенное выделение кальция с мочой (идиопатическая, при гиперпаратиреозе, избыточном потреблении кальция или витамина D).
Низкий объём мочи — недостаточное потребление жидкости приводит к концентрации солей.
Дефицит ингибиторов кристаллизации — низкий уровень цитрата, магния, пирофосфата в моче.
Кислотность мочи (pH) — оксалат кальция наиболее склонен к кристаллизации при pH около 5,5–6,5.

¶Типы оксалатных камней

Камни из моногидрата (вевеллита) — плотные, тёмные (коричневые или чёрные), с неровной поверхностью («тутовые ягоды»). Трудно поддаются дроблению (литотрипсии).
Камни из дигидрата (уэдделлита) — более светлые (жёлтые или серые), с шероховатой поверхностью, часто с острыми шипами. Лучше дробятся.

¶Диагностика и лечение

Диагностика: Общий анализ мочи (кристаллурия, pH, плотность), биохимический анализ мочи (суточная экскреция оксалата, кальция, цитрата, мочевой кислоты), ультразвуковое исследование, компьютерная томография.
Лечение:
Консервативное: Увеличение потребления жидкости (до 2,5–3 л/сут), диета с ограничением продуктов, богатых оксалатом (шпинат, щавель, ревень, шоколад, орехи, свёкла), и животного белка. Применение цитратных смесей (для повышения pH и образования растворимых комплексов с кальцием), тиазидных диуретиков (при гиперкальциурии), пиридоксина (витамина B6) при первичной гипероксалурии.
Хирургическое: Дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДУВЛ), контактная литотрипсия, чрескожная нефролитотомия (при крупных камнях).

¶Оксалат кальция в пищевой промышленности и токсикология

В небольших количествах оксалат кальция присутствует во многих продуктах питания. При употреблении в пищу растений с высоким содержанием оксалата кальция (например, сырого щавеля или ревеня) может возникать раздражение слизистой оболочки рта и горла из-за механического действия кристаллов (рафид). Термическая обработка (варка) частично разрушает кристаллы и снижает их остроту.

Токсичность: Оксалат кальция сам по себе малорастворим и не всасывается в кишечнике в значительных количествах. Однако при попадании в организм в больших дозах (например, при употреблении большого количества листьев ревеня) или при нарушении целостности слизистой, оксалат-ионы могут всасываться и связывать кальций в крови, вызывая гипокальциемию и острое повреждение почек (острый тубулярный некроз). Особенно опасны растения с высоким содержанием растворимых оксалатов (например, некоторые виды кислицы).

¶Применение в промышленности

Оксалат кальция используется в качестве сырья для получения оксида кальция (извести) высокой чистоты, а также в производстве керамики, стекла и эмалей. В аналитической химии он применяется для гравиметрического определения кальция.

¶Интересные факты

Кристаллы оксалата кальция в растениях (рафиды) могут достигать длины до 1 мм и обладают такой остротой, что способны прокалывать кожу человека.
Минерал вевеллит был назван в честь английского минералога Уильяма Уэвелла (Whewell).
Оксалатные камни — единственный тип мочевых камней, которые не растворяются при изменении pH мочи (в отличие от уратных или цистиновых).
В некоторых культурах листья ревеня считаются ядовитыми именно из-за высокого содержания оксалата кальция, хотя смертельные случаи редки и требуют употребления очень больших количеств.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →