Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ВолгГТУ)

Кафедра «Технология высокомолекулярных и волокнистых материалов»

Семестровая работа

по дисциплине «Основы химический процессов»

Тема: «Характеристика процессов, протекающих при синтезе щавелевой кислоты. Расчет материального и теплового баланса».

Волгоград 2011

Химические свойства.

Физические свойства.

Способы получения.

Применение

Рынок сбыта

ГОСТы для продажи

Материальный баланс

Тепловой баланс

Химические свойства:

Щаве́левая кислота (этандиовая кислота) С 2 H 2 O 4 – двухосновная предельная карбоновая кислота. Принадлежит к сильным органическим кислотам. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот. Соли и эфиры щавелевой кислоты называются оксалатами. В природе содержится в щавеле и некоторых других растениях в виде оксалатов калия и кальция.

Впервые щавелевая кислота синтезирована в 1842 году немецким химиком Фридрихом Вёлером из дициана. Щавелевая кислота (или оксалат-ион C 2 O 4 2-) является восстановителем (обесцвечивает раствор KMnO4).

Щавелевая кислота легко растворима в воде и спирте. Это относительно сильная органическая кислота (3 класс опасности), НООС-СООН, представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы, легко растворима в воде, ограниченно - в этиловом спирте и диэтиловом эфире, нерастворима в хлороформе, петролейном эфире и бензоле. Образует дигидрат состава С 2 H 2 O 4 * 2Н 2 О. Горючее вещество, в осевшем состоянии пожароопасна. Обладает сильным раздражающим действием на кожу, слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей.

Щавелевая кислота обладает химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот, образуя два ряда производных. Соли и эфиры щавелевой кислоты называются оксалатами. Щавелевая кислота образует кислые и средние эфиры, амиды, хлорангидрид.

Щавелевая кислота содержится в щавеле и ревене в виде оксалата калия.

Эта кислота очень распространена в растительном мире – в виде солей она содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня и т.д. Соли и эфиры это кислоты имеют тривиальное название – оксалаты (от греч. «oxalis» – щавель).

проявляет общие свойства кислот, так. как имеет функциональную карбоксильную группу. Реакция солеобразования доказывает кислотные свойства муравьиной кислоты. При этом образуются соли - формиаты.

Как и все карбоновые кислоты, муравьиная кислота образует сложные эфиры.

Реакция этерификации:

От остальных карбоновых кислот муравьиная кислота отличается тем, что карбоксильная группа в ней связана не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Поэтому муравьиную кислоту можно рассматривать и как кислоту, и как альдегид:

Подобно альдегидам, муравьиная кислота может окисляться:

Муравьиная кислота дает реакцию «серебряного зеркала»:

Муравьиная кислота разлагается при нагревании:

муравьиная кислота относится к гомологическому ряду одноосновных карбоновых кислот

Физические свойства:

Температура сублимации: см. Примечания°C

Температура плавления: 102°C

Относительная плотность (вода = 1): 1.7

Растворимость в воде, г/100 мл: 10

Давление паров, Па при 30°C: см. Примечания

Относительная плотность пара (воздух = 1): 3.1

Щавелевая кислота – одна из самых сильных карбоновых кислот, далеко превосходящая по силе свои гомологи.

Этандиовая кислота проявляет восстановительные свойства: в подкисленном растворе перманганата калия она окисляется до оксида углерода(IV) и воды.

При нагревании в присутствии серной кислоты происходит декарбоксилирование, и получается оксид углерода(IV) и муравьиная кислота.

Температуры кипения жирных кислот нормального строения закономерно возрастают по мере увеличения числа углеродных атомов. Установлено, что молекулы кислот ассоциированы подобно тому, как ассоциированы молекулы воды или спиртов. Низшие кислоты хорошо перегоняются с водяным паром, поэтому их обычно называют летучими жирными кислотами.

Температуры плавления одноосновных кислот по мере увеличения в их молекулах числа углеродных атомов в общем также возрастают; но при этом наблюдается следующая закономерность: кислоты с нормальной цепью, имеющие четное число углеродных атомов, плавятся обычно при более высокой температуре, чем предыдущий и последующий члены гомологического ряда, имеющие нечетное число углеродных атомов.

ХИМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ:

Вещество разлагается при быстром нагреве выше примерно 150°C с образованием токсичного газа. Водный раствор является кислотой средней силы которая бурно реагирует с сильными основаниями. Реагирует бурно с окислителями приводя к опасности возникновения пожара и взрыва. Реагирует с серебром с образованием взрывоопасных продуктов.

Приминение.

Щавелевую кислоту и её соли применяют в текстильной и кожевенной промышленности в качестве протравы; как компонент анодных ванн для осаждения Al, Ti и Sn покрытий; как реагент в аналитической и органической химии; компонент составов для очистки металлов от ржавчины и оксидов; для осаждения редкоземельных элементов. Оксамид - стабилизатор нитратов целлюлозы, циан - реагент в органическом синтезе, оксалилхлорид - хлорирующий, хлоркарбонилирующий и сшивающий реагент в органическом синтезе. Диалкилоксалаты, главным образом диэтилоксалат и дибутилоксалат, применяют в качестве растворителей целлюлозы; некоторые эфиры щавелевой кислоты и замещённых фенолов - в качестве хемилюминесцентных реагентов.

Щавелевая кислота используется для полировки металлов, в деревообрабатывающей промышленности, при очистке урана

Области применения щавелевой кислоты и ее солей (оксалатов):

в химической промышленности (органический синтез, при производстве пластмасс, чернил, в синтезе красителей, как компонент пиротехнических составов);

в химической металлургии (как компонент составов для очистки металлов от ржавчины, накипи, оксидов);

в аналитической химии (в качестве осадителя редкоземельных элементов);

в микроскопии (в качестве отбеливателя срезов);

в текстильной и кожевенной промышленности (протрава в ситцепечатании и при крашении шерсти и шелка, при дублении кожи);

при производстве синтетических моющих средств (в качестве отбеливающего и дезинфицирующего средства, средства для чистки и удаления мочевого камня, солей жесткости и ржавчины);

в косметике (как активная добавка в отбеливающих кремах и кремах от веснушек);

в системах очистки воды (химический способ очистки и снижения жесткости воды, очистка теплоносителей на АЭС);

в медицине и фармацевтике.

Способы получения:

1)Как побочный продукт в производстве уксусной кислоты жидкофазным окислением бутана.

2)Окисление метанола:

Реакцией монооксида углерода с гидроксидом натрия:

NaOH + CO → HCOONa → (+H3SO4, −Na2SO4) HCOOH

Это основной промышленный метод, который осуществляют в две стадии: на первой стадии монооксид углерода под давлением 0,6-0,8 МПа пропускают через нагретый до 120-130 °C гидроскид натрия; на второй стадии проводят обработку формиата натрия серной кислотой и вакуумную перегонку продукта.

Разложением глицериновых эфиров щавелевой кислоты. Для этого нагревают безводный глицерин со щавелевой кислотой, при этом отгоняется вода и образуются щавелевые эфиры. При дальнейшем нагревании эфиры разлагаются, выделяя углекислый газ, причём образуются муравьиные эфиры, которые после разложения водой дают муравьиную кислоту и глицерин.

Что такое щавелевая кислота

Впервые элемент был синтезирован в 1824 году Фридрихом Велером. Щавелевая кислота - это элемент, который среди ученых еще называют этандиовая кислота, относится к категории органических (двухосновных) кислот. В природе можно встретить вещество в виде оксалатов калия, кальция или свободном состоянии. Вещество нашло широкое применение в быту, науке, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и содержится во многих продуктах, которые люди употребляют каждый день

Формула щавелевой кислоты

Открытие данного вещества сильно повлияло на всю органическую химию, дала возможность проводить новые открытия. Соли щавелевой кислоты называются оксалаты. Их делят на молекулярные, кислые, средние. Большая часть из них в воде не растворяются, если же вы используете чистую кислоту, то она легко с ней смешивается. Из оксалатов с жидкость могут взаимодействовать только соли щелочных металлов и магния. Структурная формула вещества выглядит следующим образом: НООССООН.

Получение щавелевой кислоты

Добыча этого вещества, как правило, необходима для промышленных, бытовых или научных целях. Получение щавелевой кислоты проводится при помощи окисления азотной кислотой сахара при наличии катализатора реакции пятиокиси ванадия. Ниже также будет представлен список в каких продуктах содержатся оксалаты, они еще содержатся во всех растениях. Используются следующие пути получения:

1.Проведение в присутствии V2O5 окисления гликолей, углеводов, спиртов при помощи серной кислоты.

2.В присутствии Pd(No3)2 или PdCl2 окисление этилена или азотной кислоты.

3. Промежуточный формиат натрия получают из окиси углерода и гидроксида натрия. Если его нагреть, получается оксалат натрия, который выделяет щавелевую кислоту в подкисленном состоянии.

Свойства щавелевой кислоты

Открытие данного элемента повлияло на многие сферы, начиная применением его в быту, заканчивая пчеловодством. Соль щавелевой кислоты имеет как химические, так и физические свойства. Каждое из них может быть применено для достижения конкретных целей в текстильной промышленности, химическом производстве, сфере питания.

Выделяют следующие свойства вещества:

Физические. Это гигроскопичное, кристаллическое бесцветное вещество. Частично может растворяться в этаноле (спирт), воде и не имеет запаха.

Химические. Существует особенность у дикарбоновых кислот - они взаимно влияют друг на друга, что облегчает процесс диссоциации. Щавелевая одна из самых сильных кислот этого вида, превосходит значительно по силе свои гомологи.

Применение щавелевой кислоты

Самые популярные области использования данного вещества - отбеливание и очистка. Применение щавелевой кислоты помогает удалить ржавчину, поэтому большинство отбеливающих/моющих средств содержат это химическое соединение. Широко применяется для смягчения, очистки воды, входит в состав чистящих средств для раковин, унитазов, имеет дезинфицирующий эффект. Около 25% от производства находит применение в качестве потравы при окраске на текстильных и кожевенных производствах. Кислота может быть использована как реактив для аналитической химии.

Используют карбоновую кислоту при:

аменорее; бесплодии; кровотечениях; мигренях; атипичном климаксе; глистных инвазиях; вялом кишечнике; хроническом туберкулезе; гайморитах, синуситах; импотенции; кишечных инфекциях; ревматических болях; хламидиозе, трихомониазе.

Не следует забывать, что чрезмерное потребление может привести к нарушению процесса абсорбции кальция. По этой причине могут формироваться оксалатные камни внутри органов мочеполовой системы. Вредоносные образования проходят по мочевым протокам, окрашиваясь из-за крови в черный цвет, травмируя слизистую оболочку. Это приводит к острым болям в спине, паху, брюшной полости, изменению цвета урины.

Передозировка веществом может вызвать: головокружение; слабость; рези в животе; расстройство желудка; жжение горла, ротовой полости, носовых пазух; тошноту.

В каких продуктах содержится

Существует два варианта получения элемента - синтетический и при деструкции древесины. Существуют и продукты, содержащие щавелевую кислоту, которые многие из людей употребляют ежедневное в свою меню. Процент элемента относительно низкий, поэтому передозировка крайне маловероятна и опасности он не представляет. Содержание отличается, ниже будет приведен список, какие продукты содержат кислоту свыше, чем 10 мг на 0,5 чашки.

ревень; кабачок; шпинат; карамбола; ботва свеклы; крепкий чай; крыжовник; шпинат; бочковое пиво; фасоль; салат; апельсин, лайм, лимон; растворимый кофе; щавель; инжир; цикорий; лук-порей; клубника; помидоры; сдобное тесто; красная смородина; пшеничные отруби; овощи зеленого цвета; петрушка.

Пчёл опрыскивают раствором из аэрозольного распылителя 3-4 раза. На обработку сота с пчёлами расходуют 10-12 мл раствора. Первое лечение проводят весной после облёта пчёл; при сильной степени поражения обработки повторяют через 12 дней. Летом после отбора мёда проводят обработки с интервалом 12 дней.

НАСТАВЛЕНИЕ по применению щавелевой кислоты при варроатозе пчел

1.1. Щавелевая кислота (НООС-СООН) - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Она ядовита, обладает резким раздражающим действием на кожу, слизистые оболочки и органы дыхания.

Купить Щавелевую кислоту можно у нас, позвонив по телефону:

380674064218

1.2. Для обработки пчел применяют щавелевую кислоту ГОСТ 22180-76 или ТУ 6-14-1047-79. Ее хранят в герметически закрытой посуде. Срок хранения 3 года.

2. Порядок применения
2.1. Щавелевую кислоту для обработки пчел при варроатозной инвазии применяют двумя способами: путем мелкодисперсного опрыскивания пчел 20%-ным водным раствором или парами кислоты, получаемыми при ее возгонке в специальном устройстве.
2.2. Для приготовления 2%-ного водного раствора щавелевой кислоты используют теплую (30 °С) кипяченую воду (на один литр воды - 20 г щавелевой кислоты). Раствор готовят перед применением.

2.2.1. Для уплотнения пчел на соторамках из улья на время обработки удаляют полномедовые и перговые соты. Затем поочередно вынимают соторамки и опрыскивают пчел с обеих сторон любым мелкодисперсным распылителем, факел аэрозоля направляют непосредственно на пчел на расстоянии 35-40 см под углом 43°. На обработку одной соторамки, полностью обсиженной пчелами, расходуют 10-12 мл раствора. При обработке матку изолируют. Обработку в многокорпусных ульях начинают с нижнего корпуса.

2.3. При обработке пчел парами щавелевой кислоты в улье закрывают верхний леток, а в нижний вводят 10-15 клубов дыма из дымаря. Затем в рабочую камеру устройства засыпают 2 г препарата (на каждые 10-12 соторамок, занятых пчелами) и прогревают паяльной лампой или другим нагревателем выходную трубу в течение 5-6 с вводят ее в нижний леток и затем 30-40 с прогревают рабочую камеру. После этого кратковременно, на одну секунду открывают на входной трубке вентиль для подачи из баллона кислорода или углекислого газа под давлением 1,5 атм. При их отсутствии подачу акарицидной смеси из рабочей камеры устройства можно осуществлять при помощи автомобильного насоса (4-5 полных качков.) При обработке матку не изолируют.

При правильном содержании обработку осуществляют путем введения паров щавелевой кислоты через леток каждой семьи снаружи. При расположении в несколько ярусов обработку начинают с верхнего яруса.
2.4. Пчелиные семьи в течение активного сезона обрабатывают до 5 раз. При использовании водного раствора обработку проводят при температуре окружающего воздуха не ниже 16 °С, а при обработке парами кислоты не ниже 10 С.
Первую обработку проводят весной после массового облета пчел. При сильной степени поражения обработку повторяют через 7-12 дней.

В летний период делают две обработки с таким же интервалом. Их проводят после откачки товарного меда до начала подкормки. При необходимости проведения осенней обработки ее проводят после выхода пчел из расплода.

2.5. В целях предупреждения привыкания клеща к щавелевой кислоте, ее следует применять не более 2-3 лет подряд

2.6. Мед от пчелиных семей, обработанных щавелевой кислотой, используют в пищу на общих основаниях.

3. Меры предосторожности
3.1. К работе с щавелевой кислотой допускаются лица, прошедшие специальный инструктаж. Обработку пчел, проводят в спецодежде и защитных средствах (халат, прорезиненный фартук, респиратор или противогаз, сапоги, перчатки, защитные очки).
3.2. Во время работы запрещается курить, принимать пищу и воду. После работы спецодежду снимают, лицо и руки тщательно моют теплой водой с мылом. В случае попадания кислоты на кожу ее смывают водой или нейтрализуют раствором питьевой соды.

Заказать Щавелевую кислоту в Украине можно по тел.

Щавелевая кислота (этандиовая) – двухосновное карбоновое соединение, принадлежащее к классу сильных органических кислот.

Вещество широко распространено в природе, встречается в виде солей, эфиров, амидов, свободных изомеров. Главные источники щавелевой кислоты – свежие ревень, шпинат, щавель, листовой буряк. Данные продукты «поставляют» в организм и , необходимые для кроветворения, а также стимулируют работу кишечника.

Впервые этандиовая кислота синтезирована из дициана в 1824 году немецким биохимиком Фридрихом Велером. В промышленных масштабах ее получают путем окисления сахара азотной кислотой в присутствии катализатора реакции пятиокиси ванадия. В виде оксалата кальция соединение содержится во всех растениях.

Влияние на человеческий организм

Щавелевая кислота участвует в метаболизме эссенциальных , а также оказывает бактерицидное действие на пищеварительный тракт.

Суточная потребность в веществе составляет 20 – 30 миллиграмм. Верхний допустимый уровень потребления кислоты – 50 миллиграмм, превышение данного порога ведет к развитию симптомов передозировки в организме.

Карбоновое соединение применяют при следующих патологиях:

• бесплодии;
• головных болях (мигренях);
• атипичном климаксе;
• аменорее;
• глистных инвазиях;
• кровотечениях;
• хроническом туберкулёзе;
• импотенции;
• синуситах, гайморитах;
• вялом кишечнике;
• ревматических болях;
• болезненных месячных с обильным кровотечением;
• трихомониазе, хламидиозе;
• кишечных инфекциях (золотистый стафилококк, кишечная палочка, холера, брюшной тиф).

Помните, чрезмерное потребление щавелевой пищи ведёт к нарушению абсорбции кальция. Вследствие чего, в мочеполовых органах формируются оксалатные камни. При этом, вредоносные кристаллы, «идут» по мочевым протокам, травмируя слизистую оболочку и окрашиваясь кровяным пигментом в чёрный цвет. В результате у человека появляются острые боли в брюшной полости, паху и спине, затрудняется мочеиспускание, изменяется цвет урины.

Приём больших порций кислоты, помимо камнеобразования, вызывает следующие проблемы:

• слабость;
• тошноту;
• расстройство желудка;
• головокружение;
• жжение носовых пазух, ротовой полости, горла;
• рези в животе.

В тяжёлых случаях затрудняется дыхание и появляется боль в загрудинной области.

Кроме того, задержка этандиовой кислоты в организме может быть следствием нервных расстройств. Для стабилизации кислотно ̶ щелочного равновесия, помимо снижения потребления щавелевых продуктов, принимают успокоительные комплексы. Если самостоятельно купировать симптомы избытка не удалось, нужно незамедлительно обратиться к гастроэнтерологу.

Применение

Благодаря бактерицидным и отбеливающим свойствам, щавелевая кислота с успехом используется в следующих отраслях промышленности:

• металлургической (для очистки металлов от накипи, коррозии, ржавчины, оксидов);
• химической (при изготовлении красителей, пластмасс, чернил, пиротехники);
• текстильной (как протрава при покраске шерсти и шёлка);
• микроскопии (для отбеливания срезов);
• сельском хозяйстве (как инсектицид);
• фармакологии;
• деревообрабатывающей;
• косметологии (в составе отбеливающих кремов, масок и сывороток);
• аналитической химии (для осаждения редкоземельных элементов);
• бытовой химии (как отбеливающий и дезинфицирующий компонент моющих средств).

Помимо этого, вещество используют при создании пищевых добавок и биологически – активных комплексов (как консервант).

Меры предосторожности

Щавелевая кислота, используемая в промышленности, относится к высокотоксичным реактивам третьего класса опасности. Поэтому, при работе с ней важно соблюдать технику безопасности.

Меры предосторожности:

1. Любые исследования выполнять в резинотехнической одежде (сапогах, перчатках, фартуке) и защитных средствах (респираторе или противогазе, очках). Соблюдение данного требования поможет избежать попадания этандиовой кислоты на кожу, слизистые оболочки лица, в дыхательные пути.
2. Работы проводить в стеклянной посуде. Если лабораторный инвентарь выполнен из другого материала, кислота может вступить с ним в реакцию.
3. В процессе использования вещества категорически запрещено пить, курить, принимать пищу.
4. После окончания работы с соединением, лицо и руки тщательно вымыть водой с мылом.
5. Совместная транспортировка кислоты и продуктов питания категорически запрещена.
6. При потребности использования нагревательных приборов соблюдать технику пожарной безопасности.
7. Хранить соединение в закрытой полиэтиленовой таре на поддонах в вентилируемом помещении.

При попадании технической кислоты на кожу поражённый покров обильно промывают водой, а при необходимости обращаются за медицинской помощью.

Природные источники

Кладезем этандиовой кислоты являются продукты растительного происхождения: концентрация вещества в листьях растений значительно выше, чем в стеблях и корнях.

Таблица № 1 «Природные источники щавелевой кислоты»

Наименование продукта	Содержание карбонового вещества на 100 грамм еды, миллиграмм
Щавель	700 – 850
Ревень	850
Шпинат	600 – 750
Буряк листовой (мангольд)	500 – 670
Спаржа	640
Бобы какао	550 – 600
Свёкла	500
Зерна пшеницы пророщенные	270
Арахис обжаренный	180
Черный шоколад	110
Петрушка	100
Кожура лимона, лайма	90
Лук-порей	85
Виноград	26
Сельдерей	20
Красная смородина	19
Баклажаны	18
Клубника	16
Горошек зеленый (свежий)	15
Малина	14
Пастернак посевной	11
Сливы	10
Чернослив	6
Спаржевая фасоль	5,5
Персики	5
Черная смородина	4,5
Белый хлеб	4,5
Черный чай	4,5
Апельсины	4
Морковь	4
Яблоки, груши	3
Томаты	2
Вишня	1,5
Огурцы	1

Щавелевая кислота в малых количествах (0,3 – 2 миллиграмм) присутствует во всех молочных, мясных и рыбных изделиях.

Интересно, что в процессе термической обработки продуктов, вещество переходит в неорганическую форму, образуя с кальцием труднорастворимые соли (оксалаты). Регулярное потребление такой пищи, помимо камнеобразования, приводит к нарушению усвоения кальция, и как следствие, разрушению костной и хрящевой тканей.

Щавелевая кислота в пчеловодстве

Этандиовая кислота – эффективное средство борьбы с клещевым поражением пчёл (варроатозом, акарапидозом).

Устраняют инвазию путём мелкодисперстного опрыскивания насекомых щавелевым раствором. Для этого 20 грамм технической кислоты растворяют в литре тёплой нежёсткой воды (получается двухпроцентный водный инсектицид). Состав готовят непосредственно перед применением.

Для уплотнения пчёл, из улья убирают перговые и полномедовые соты. После этого, поочерёдно вынимают рамки с насекомыми, опрыскивая их с обеих сторон. На обработку одной конструкции расходуется 10 – 12 миллилитров раствора.

В случае использования паров щавелевой кислоты в улье затворяют верхнюю камеру, а в нижнюю вводят 10 – 14 клубов дыма. Затем в рабочий отсек засыпают 2 грамма вещества (на каждые 10 – 15 обсиженных рамок), прогревая паяльной лампой выходную трубу (5 – 6 секунд). После этого нагреватель вводят в леток на 30 – 40 секунд, ожидая появления смога из «дымаря» улика. После окончания протравливания, в камеру нагнетают воздух при помощи автомобильного насоса (4 – 7 полных качков).

Обработку щавелевым соединением проводят 2 – 5 раз в год. Водный раствор целесообразно использовать при температуре окружающей среды не ниже 16 градусов, а пары кислоты не менее 10 градусов. Первичную обработку ульев проводят ранней весной, после массового облёта пчёл. При сильной инвазии процедуру повторяют спустя 7 – 12 дней. Вторичную обработку пчёл производят летом, после откачки товарного мёда и до начала подкормки насекомых. В случае возникновения потребности осеннего протравливания, процедуру проводят после выхода «тружениц» из расплода.

Вывод

Итак, щавелевая кислота – натуральное соединение, которое входит в состав продуктов растительного происхождения. Вещество способствует правильному кроветворению, ускорению обмена веществ, «дезинфекции» пищеварительного тракта. Главные источники этандиовой кислоты – щавель, шпинат, ревень, мангольд. Оптимальный уровень потребления элемента – 20 – 30 миллиграмм сутки. Однако, важно учитывать, что избыток кислоты в организме чреват образованием оксалатных камней в мочеполовых органах. Поэтому людям с болезнями почек, ревматоидным артритом, мочекислым диабетом и подагрой целесообразно ограничить потребление данного вещества.

Щавелевая кислота (этандиовая кислота) – двухосновная предельная карбоновая кислота.

Физико-химические свойства.

Формула двухводной щавелевой кислоты: С 2 Н 2 O 4 ×2H 2 O. Бесцветные призматические кристаллы. При выдерживании над концентрированной серной кислотой или при нагревании выше 30°C теряет кристаллизационную воду, около 100°C полностью обезвоживается. Хорошо растворима в воде и этиловом спирте (19% при 20°C) труднее в диэтиловом эфире (1,4% при 20°C). Плотность 1,653 г/см 3 .

Брутто-формула безводной щавелевой кислоты: С 2 Н 2 O 4 .

Структурная формула безводной щавелевой кислоты:

H O O O O H

Бесцветные моноклинные гигроскопичные кристаллы, легко растворимые в воде, ограниченно - в этиловом спирте и диэтиловом эфире, нерастворимые в хлороформе, петролейном эфире и бензоле. Принадлежит к сильным органическим кислотам. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот. Соли и эфиры щавелевой кислоты называются оксалатами. Щавелевая кислота образует кислые и средние эфиры, амиды, хлорангидрид. Температура плавления 189,5°C, температура возгонки 125°C, температура разложения 100÷130°C, температура декарбоксилирования - 166÷180°C. Плотность 1,36 г/см 3 . При контакте с горячими поверхностями или огнем щавелевая кислота распадается, образуя муравьиную кислоту и оксид углерода. Бурно реагирует с сильными окислителями, что порождает опасность возгорания и взрыва. Реагирует с некоторыми соединениями серебра с образованием взрывчатых оксалатов серебра.

Применение.

Производство редкоземельных металлов является отраслью, потребляющей наибольшие объемы щавелевой кислоты. Согласно статистическим данным для производства 1-й тонны редкоземельного металла требуется 1 тонна щавелевой кислоты. На втором месте по потреблению находится фармацевтическая промышленность. Суммарная доля потребления двух вышеуказанных отраслей составляет 68% мирового потребления щавелевой кислоты.

Кроме того щавелевая кислота применяется в лакокрасочной промышленности (как катализатор отверждения резольных покрытий); в системах очистки воды (химический способ очистки и снижения жесткости воды, очистка теплоносителей на АЭС); в химической промышленности (органический синтез, при производстве пластмасс, чернил, в синтезе красителей, как компонент пиротехнических составов); в химической металлургии (как компонент составов для очистки металлов от ржавчины, накипи, оксидов); в аналитической химии (в качестве осадителя редкоземельных элементов); в микроскопии (в качестве отбеливателя срезов); при производстве синтетических моющих средств (в качестве отбеливающего и дезинфицирующего средства, средства для чистки и удаления мочевого камня, солей жесткости и ржавчины); в текстильной и кожевенной промышленности (протрава в ситцепечатании и при крашении шерсти и шелка, при дублении кожи).

Воронение или оксидирование стали представляет собой процесс образования тонкой мелкокриталлической и мелкопористой оксидной пленки на поверхности стальных деталей. Воронением стали убивают двух зайцев: детали преобретают эстетический красивый вид и получают пожизненную защиту от коррозии.

Щавелевая кислота входит в состав электролита для воронения стали. Особенностью воронения с применением щавелевой кислоты является сине-черный цвет получающейся оксидной пленки. Электролит состоит только из воды и щавелевой кислоты. На 100 кг воды используется 0,3 кг щавелевой кислоты.

Электролитическое воронение стали проводят под действием электрического тока плотностью 1-1,5 А/дм 2 , напряжением 6-8 В. Температура раствора электролита в режиме работы 25 °С. Продолжительность обработки 90-100 мин. Как анод используют свинцовую пластину, площадь которой в 1,5 раза больше площади детали. Закончив оксидирование деталь обрабатывают просушиванием при температуре 100-110 °С.

Анодное оксидирование алюминия - процесс получения на алюминии оксидной пленки химически или электрохимически из растворов кислот и щелочей.

При анодировании в щавелевокислом электролите получаются пленки, обладающие хорошими электроизоляционными свойствами. Они непрозрачны, окрашены в декоративные золотистые тона. В этом электролите можно обрабатывать литейные сплавы алюминия, содержащие до 5% меди или 4% кремния. Анодирование ведется на постоянном или переменной токе. Анодирование постоянным током производят в электролите состава 3-5 кгщавелевой кислоты на 100 кг воды. Режим работы: температура электролита 15-25 °С, анодная плотность тока 1-2 А/дм 2 , напряжение на ванне 40-60 В (к концу электролиза достигает 60-70В). Для получения твердых пленок с хорошими электроизоляционными свойствами их толщина должна быть не менее 25-40 мкм. Вредными примесями, ухудшающими качество анодирования, являются хлор и алюминий. Их допустимая концентрация в электролите составляет соответственно 0,04 г/л и 30 г/л.

Применение щавелевой кислоты для отбеливания древесины.

Отбеливание древесины обычно производят перед крашением для удаления пятен, получения более светлой поверхности. Кроме того, после отбеливания древесина равномернее и чище окрашивается.

Щавелевую кислоту (10%-ный раствор) наносят на отбеливаемую поверхность, предварительно смоченную 20%-ным раствором гидросульфита натрия. Не более чем через 5 мин нанесенные составы смывают обычной водой.

Для светлых пород - липы, березы, клена, тополя - рекомендуется раствор щавелевой кислоты (1,5-6 кг) в кипяченой воде (100 кг).

Для ускоренного отбеливания можно воспользоваться следующим составом (кг): серной кислоты - 20; щавелевой кислоты - 15; перекиси натрия - 25 (или перекиси водорода - 10); воды - 1000.

Щавелевая кислота легко устраняет водоросли, моллюски, мидии, известь, ржавчину с подводной части судна, двигателя, вала. Для этого её просто наносят и оставляют на некоторое время. Затем смывают водой.

Щавелевая кислота легко удаляет стойкие загрязнения, такие как пыль, черные точки пятен окислов (на дюралевых лодках), ржавчину и машинное масло, известковый налет с поверхности гелькоата, пластика, металла и лакированных поверхностей. Деревянные судна щавелевая кислота защищает от плесени.

Является эффективным средством при варроатозе пчел на пасеках (заболевание пчел клещем Варроа). Гибель пчел и маток после обработки не отмечается.

Обработка производится однократно специально подготовленным раствором методом поливания пчел в межрамочных пространствах из расчета 5 мл раствора на улочку.

Рабочий раствор готовится может быть приготовлен одним из двух способов:

1) путем смешивания 100 г сахара, 100 мл воды и 7,5 г щавелевой кислоты (ГОСТ 22180-76) до полного растворения. Акарицидная эффективность однократной обработки щавелевой кислотой составляет 85 % через четыре дня после обработки.

2) щавелевая кислота в концентрации 3,75%, применяемая в 20%-ном сиропе. Эффективность обработки пчелиных семей щавелевой кислотой составляет 95% и не уступает эффективности бивара (92%).

Экономический эффект от применения щавелевой кислоты методом поливания пчел в межрамочном пространстве, в сравнении с обработкой биваром, имеющим тот же способ применения, обусловлен разницей в стоимости препаратов, а также тем, что обработку кислотой проводят однократно, а биваром – двукратно. Общие затраты на однократную обработку щавелевой кислотой меньше чем на двукратную обработку биваром более чем в два раза (с учетом затрат труда, сахара и кислоты).

Щавелевая кислота - высокоэффективный экологически безопасный метод борьбы с варроатозом. По акарицидной эффективности он не уступает рекомендованным в этот период препаратам бипину и бивару. Обработка щавелевой кислотой данным методом не оказывает отрицательного влияния на пчелиные семьи. Применение щавелевой кислоты позволяет повысить санитарные качества получаемых продуктов.

Применение щавелевой кислоты для реставрации предметов.

Щавелевая кислота хорошо очищает металлы и спавы из железа, цинка, меди. При этом сохраняет краску и металл. Щавелевая кислота используется работниками музеев и археологами для очистки монет, пряжек, касок, гильз, посуды и много другого.

Для чистки используется 5% раствор щавелевой кислоты (50 грамм на 1 литр). В зависимости от состояния предмета - чистка щавелевой кислотой продолжается 20-40 минут в теплом растворе и до 3 суток в холодном растворе. Чаще всего используют используют пластиковую емкость с подогревом на водяной бане. Способность отработанного раствора щавелевой кислоты к реакции со временем ослабевает. Это зависит от количества удаленных раствором окислов.

Применение щавелевой кислоты для умягчения воды перед поливом.

Жесткость воды зависит от количества солей кальция и магния. Щавелевая кислота вступает в реакцию с этими солями. Продукты этой реакции выпадают в осадок.

Умягченная вода не засоливает почву и повышает урожайность овощей и фруктов, улучшает развитие комнатных растений.

Для умягчения воды используется 1% раствор щавелевой кислоты (10 грамм на 1 литр). При комнатной температуре достаточно суток для отстоя воды. Визуально вода станет прозрачной. После чего осадок отделяют. Для этого воду осторожно сливают. Осадок с солями опасности не представляет, но и дальнейшему использованию в хозяйстве не подлежит.

Опасность щавелевой кислоты для здоровья.

Щавелевая кислота является сильной кислотой, которая в твердой форме или в концентрированных растворах может вызывать ожоги кожи, глаз или слизистых оболочек; даже низкие концентрации щавелевой кислоты (от 5 до 10 %) при длительном воздействии являются раздражителем. Были зарегистрированы случаи гибели людей после глотания всего лишь 5 г щавелевой кислоты. Симптомы отравления появляются быстро: шоковое состояние, коллапс, конвульсии. В подобных случаях наблюдается поражение почек с осаждением щавелевокислого кальция в почечных каналах. Конвульсии могут быть результатом гипокальцемии. Длительное воздействие на кожу растворов щавелевой кислоты или щавелевокислого калия вызывает местные боли, цианоз в пальцах и даже гангренозные изменения. Очевидно, это происходит из-за локального всасывания щавелевой кислоты, в результате чего развивается артрит. Хронические системные заболевания от вдыхания пыли щавелевой кислоты встречаются крайне редко, хотя в литературе описан случай, когда у человека, подвергавшегося воздействию горячих паров щавелевой кислоты (вероятно, содержавших аэрозоль щавелевой кислоты), отмечались такие симптомы, как потеря веса и хроническое воспаление верхних дыхательных путей. Из-за сильного кислотного воздействия пыли щавелевой кислоты ее содержание в воздухе производственных помещений должно тщательно контролироваться и не превышать безопасные для здоровья концентрации.

Получение.

В промышленности щавелевую кислоту получают окислением углеводов, спиртов и гликолей смесью HNO 3 и H 2 SO 4 в присутствии V 2 O 5 , либо окислением этилена и ацетилена HNO 3 в присутствии PdCl 2 или Pd(NO 3) 2 , а также окислением пропилена жидким NO 2 .