Oxalsäure

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Strukturformel
Struktur von Oxalsäure
Allgemeines
Name Oxalsäure
Andere Namen
  • Ethandisäure
  • Kleesäure
Summenformel C2H2O4
Kurzbeschreibung

farb- und geruchsneutraler, kristalliner Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer
  • 144-62-7 (wasserfrei)
  • 6153-56-6 (Dihydrat)
PubChem 971
Wikidata Q184832
Eigenschaften
Molare Masse
Aggregatzustand

fest

Dichte
  • 1,900 g·cm−3 (α-Form)[2]
  • 1,895 g·cm−3 (β-Form)[2]
  • 1,653 g·cm−3 (Dihydrat)[2]
Schmelzpunkt
Sublimationspunkt

157 °C[1][4]

pKs-Wert
Löslichkeit

mäßig in Wasser (90–100 g·l−1 bei 20 °C)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[6] ggf. erweitert[1]
05 – Ätzend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 302​‐​312​‐​318
P: 280​‐​305+351+338 [1]
MAK

Schweiz: 1 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)[7]

Toxikologische Daten

7500 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[8]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−829,9 kJ/mol[9]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Oxalsäure (systematischer Name Ethandisäure und historisch: Kleesäure[10] und Acidum oxalicum) ist die einfachste Dicarbonsäure. Ihre Salze heißen Oxalate (systematisch: Ethandioate). Oxalsäure ist auch ein Reduktionsmittel und kann daher quantitativ durch Titration mit einem Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat bestimmt werden, dabei entsteht Kohlenstoffdioxid als Oxidationsprodukt.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Waldsauerklee (Oxalis acetosella)

Oxalsäure wurde 1769 durch Johann Christian Wiegleb im Sauerklee (Oxalis acetosella, daher der Name) als Kaliumsalz entdeckt und war daher erst unter dem Namen Kleesäure bekannt. 1776 konnte sie in größeren Mengen durch Carl Wilhelm Scheele und Torbern Olof Bergman durch Oxidation von Zucker mit Salpetersäure hergestellt werden, was noch keine Synthese, sondern der Abbau eines Naturstoffes war. (Auf dieses Verfahren geht auch der historische Name Zuckersäure, die heute als Glucarsäure bezeichnet wird, zurück.) Oxalsäure wurde dann 1824 erstmals von Friedrich Wöhler künstlich aus anorganischen Grundstoffen hergestellt (synthetisiert durch Verseifung von Dicyan, (CN)2).[11]

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oxalsäure und ihre Salze kommen in größeren Mengen in Rhabarber (180–765 mg/100 g Frischgewicht, Stiele) und anderen Knöterichgewächsen (Polygonaceen) vor wie z. B. Sauerampfer (830–1770 mg/100 g[12]), das meiste davon in den Blättern, weshalb nur der Stiel des Rhabarbers nach dem Kochen zum Verzehr geeignet ist. Auch Sternfrüchte (Averrhoa carambola) enthalten viel Oxalsäure (40–1000 mg/100 g Frischsubstanz). In ähnlichen Mengen kommt Oxalsäure aber auch im namensgebenden Sauerklee (Oxalis), Mangold (110–940 mg/100 g Frischgewicht), Spinat (120–1330 mg/100 g Frischgewicht), Petersilie (0–185 mg/100 g Frischgewicht), Kakao (338–480 mg/100 g), Schokolade (80–200 mg/100 g) und Roten Rüben (17–329 mg/100 g Frischgewicht) vor. Ferner wird Oxalsäure von vielen Pilzen ausgeschieden; ihre Produktion wird durch alkalische Reaktion der Nährlösung gefördert.[13][14]

Vorkommen in Nahrungsmitteln[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Pflanze Oxalsäure
(g/100 g)[15]
Amaranth 1,09
Spargel 0,13
Grüne Bohne 0,36
Rote Bete (Blätter) 0,61
Brokkoli 0,19
Rosenkohl 0,36
Kohl 0,10
Karotte 0,50
Mangold 0,69
Maniok 1,26
Blumenkohl 0,15
Sellerie 0,19
Chicorée 0,2
Schnittlauch 0,148
Blattkohl 0,45
Koriander 0,01
Zuckermais 0,01
Gurke 0,02
Aubergine 0,19
Endivie 0,11
Knoblauch 0,36
Grünkohl 0,02
Gartensalat 0,33
Okra 0,05
Zwiebel 0,05
Petersilie 0,17
Pastinak 0,04
Erbse 0,05
Paprika 0,04
Kartoffel 0,05
Portulak 1,31
Radieschen 0,48
Rhabarberblätter 0,52[16]
Steckrübe 0,03
Spinat 0,97
Kürbisse 0,02
Süßkartoffel 0,24
Tomate 0,05
Speiserübe 0,21
Speiserübenlätter 0,05
Brunnenkresse 0,31

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Heutzutage wird Oxalsäure durch rasches Erhitzen von Natriumformiat auf 360 °C hergestellt.

Das erhaltene Natriumoxalat wird mit Calciumhydroxid zunächst in das schwerlösliche Calciumoxalat überführt:

Daraus wird durch Zugabe von Schwefelsäure das Endprodukt Oxalsäure freigesetzt; als Nebenprodukt entsteht Calciumsulfat:


Die weltweite Produktion von Oxalsäure und ihren Estern liegt bei 140.000 Tonnen pro Jahr.

Oxalsäure, HOOCCOOH

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oxalsäure ist durch die Nachbarstellung der Carboxygruppen eine starke Säure. Beim Erhitzen über 150 °C zerfällt sie unter Bildung von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Zersetzung erfolgt in zwei Schritten über die Bildung von Ameisensäure:

In ähnlicher Weise zerfällt Oxalsäure in konzentrierter Schwefelsäure sofort zu Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Oxalsäure kristallisiert aus wässrigen Lösungen mit zwei Molekülen Kristallwasser zum Oxalsäure-Dihydrat [(COOH)2 · 2 H2O]. Oxalsäure und ihre löslichen Salze sind gesundheitsschädlich.

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oxalsäure kann zur Entfernung von Rostflecken oder als Bleichmittel verwendet werden.

In der Imkerei wird Oxalsäure als Winterbehandlung zur Bekämpfung der Varroamilbe eingesetzt. Sie wird 3,5-%ig (berechnet für das Dihydrat, die effektive Oxalsäurekonzentration ist entsprechend niedriger!) in einer wässrigen Zuckerlösung (50 %ige Saccharoselösung) auf die Bienen geträufelt oder dreiprozentig besprüht.[17]

Im analytischen Labor wird das Dihydrat der Oxalsäure als Urtitersubstanz für die Manganometrie verwendet. Weiterhin dient sie als Urtitersubstanz zur exakten Gehaltbestimmung von alkalischen Maßlösungen, etwa von Natronlauge. Durch die Bildung eines schwer löslichen Calcium-Salzes ist es außerdem zur gravimetrischen Bestimmung von Calcium-Ionen als Calciumoxalat von Bedeutung. Darüber hinaus wird Oxalsäure zum Messen von Ammoniak in der Außenluft verwendet, indem die Innenröhren sogenannter Denuder mit Oxalsäure beschichtet werden und das entstehende Reaktionsprodukt analysiert wird.[18]

Im Fichtelgebirge wurde aus Sauerklee gewonnene Oxalsäure zum Bleichen von Quarz (Bergkristall) benutzt, welcher hier vorwiegend unter der Stadt Weißenstadt vorkommt.

Oxalsäure (Kleesalz) wird zum Glanzpolieren von Marmor verwendet.

In der Holzbearbeitung dient Oxalsäure als mildere Bleiche (im Vergleich zum Wasserstoffperoxid) für Holz und wird vor allem zur Entfernung von schwarzen Flecken verwendet, die durch eine Reaktion von Gerbsäuren (Inhaltsstoffe des Holzes) mit Metall entstanden, beispielsweise durch Kontakt von gerbsäurehaltigen Hölzern mit eisernen Werkzeugen.[19][20]

In der Arzneistoff-Chemie wird Oxalsäure als Salzbildner eingesetzt. Durch Protonierung basischer Amine entstehen so Oxalate.

Biologische Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oxalsäure ist in höherer Konzentration gesundheitsschädlich, kommt in geringer Konzentration aber in Lebensmitteln wie Tee (insbesondere schwarzer Tee und Pfefferminztee, siehe auch Vorkommen) und in Wurzeln und Rinden zahlreicher Pflanzen als unlösliches Calciumoxalat[3] vor. Calciumoxalat entsteht in der Natur häufig beim Absterben von Pflanzenzellen. Es kann unter polarisiertem Licht in Form heller rechteckiger Kristalle erkannt werden (besonders einfach in braunen Zwiebelschalen). Nierensteine bestehen meist aus Calciumoxalat und Harnsäure, die Steinbildung wird aber durch Citronensäure, welche in Früchten vorkommt, verhindert.

Sumpfblättriger Ampfer (Rumex obtusifolius)

Da Oxalsäure die Resorption (Aufnahme) von Eisen im Darm erschwert, sollte man bei einer Eisentherapie, z. B. im Rahmen einer Eisenmangelanämie, mit dem Verzehr stark oxalsäurehaltiger Lebensmittel zurückhaltend sein und diese auch nicht gleichzeitig mit Eisentabletten zu sich nehmen. Nach Aufnahme von Oxalsäure kommt es im betroffenen Gewebe zu einer Verarmung an Calcium, in schweren Fällen kann dies eine Schädigung des Herzens zur Folge haben. Nach Aufnahme von größeren Dosen kann es zu Lähmungserscheinungen kommen, in jedem Fall (auch bei leichten Vergiftungen) kommt es zu Nierenschäden durch verstopfte Nierentubuli. Die letale Dosis (LDLo beim Menschen, oral) wird mit 600 mg pro kg Körpergewicht[21] angegeben.

Auch für Weidetiere sind stark oxalsäurehaltige Pflanzen (z. B. Stumpfblättriger Ampfer) nicht bekömmlich und werden gemieden. Da die Oxalsäure beim Heuen nicht verschwindet, sind stark derartig verkrautete Wiesen für die Heuernte problematisch.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Oxalsäure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f Eintrag zu Oxalsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. Februar 2013 (JavaScript erforderlich).
  2. a b c W. Riemenschneider, M. Tanifuji: Oxalic Acid in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a18_247.pub2.
  3. a b Eintrag zu Oxalsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 25. April 2015.
  4. a b c David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-406.
  5. a b chem.wisc.edu: pKa Data, Compiled by R. Williams (PDF, 78 kB).
  6. Eintrag zu Oxalic acid im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  7. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  8. Eintrag zu Oxalsäure in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM)
  9. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-21.
  10. Lexikoneintrag von 1857 zu "Kleesäure"
  11. Burckhard Frank: 250 Jahre Chemie in Göttingen. In: Hans-Heinrich Voigt (Hrsg.): Naturwissenschaften in Göttingen. Eine Vortragsreihe. Vandenhoeck + Ruprecht Gm, Göttingen 1988, ISBN 3-525-35843-1 (Göttinger Universitätsschriften. Band 13), S. 72 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche und eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)
  12. https://www.testudowelt.de/?p=4383 Lutz Prauser: Calciumernährung (#5): Calcium und Oxalsäure – alles Rhabarber?, in TESTUDOWELT (Portal für Nachrichten und Informationen aus der Schildkrötenwelt), abgerufen am 4. Juli 2018
  13. Hans Günther Schlegel: Allgemeine Mikrobiologie. 8. Auflage. Thieme, Stuttgart/New York 2007, ISBN 978-3-13-444608-1.
  14. C. Wehmer: Ueber Oxalsäure-Bildung durch Pilze. In: Justus Liebigs Annalen der Chemie, 269, 2–3, 1892, S. 383–389, doi:10.1002/jlac.18922690214.
  15. All data not specifically annotated is from Agriculture Handbook No. 8-11, Vegetables and Vegetable Products, 1984. ("Nutrient Data : Oxalic Acid Content of Selected Vegetables". ars.usda.gov)
  16. GW Pucher, AJ Wakeman, HB Vickery: The organic acids of rhubarb (Rheum hybridium). III. The behavior of the organic acids during culture of excised leaves. In: Journal of Biological Chemistry. 126, Nr. 1, 1938, S. 43.
  17. Mellifera e. V., Oxalsäure-Sprühverfahren zur Varroa-Behandlung zugelassen, abgerufen am 17. August 2018.
  18. VDI 3869 Blatt 3:2010-10 Messen von Ammoniak in der Außenluft; Probenahme mit beschichteten Diffusionsabscheidern (Denudern); Fotometrische oder ionenchromatografische Analyse (Measurement of ammonia in ambient air; Sampling with diffusion separators (denuders); Photometric or ion chromatographic analysis). Beuth Verlag, Berlin, S. 9/S. 16.
  19. David Charlesworth: Furniture-making Techniques, Vol. 2. Guild of Master Craftsmen Publications Ltd., Lewes (East Sussex, UK) 2001, ISBN 1-86108-295-9. (Seite 86)
  20. Declan O'Donoghue: The Complete Book of Woodworking. Lyons Press, London (UK) 2001, ISBN 1-59228-177-X. (Seite 94).
  21. Yakkyoku (1980). In: Pharmacy. Bd. 31, S. 959.