Oxalsäure

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) 
05 - ätzend 07 - Achtung
Gefahr
H- und P-Sätze H:
  • Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Hautkontakt.
  • Verursacht schwere Augenschäden.
P:
  • Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
  • Nach Gebrauch ... gründlich waschen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen)
  • Bei Verschlucken: Bei Unwohlsein Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen.
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) 
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: Gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken.
S:
  • Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. (Text nur erforderlich bei Abgabe an nichtgewerbliche Endverbraucher)
  • Berührung mit den Augen und der Haut vermeiden."
LD50 7500 mg/kg (Ratte, peroral)

Oxalsäure (systematischer Name Ethandisäure und historisch: Kleesäure) 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

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).

Waldsauerklee (Oxalis acetosella)

Vorkommen

Oxalsäure und ihr Kaliumsalz kommen in größeren Mengen in Rhabarber (180-765 mg/100 g Frischgewicht, Stiele) und anderen Knöterichgewächsen> (Polygonaceen) vor wie z. B. Sauerampfer, 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 Beete (17-329 mg/100 g Frischgewicht) vor. Ferner wird Oxalsäure von vielen Pilzen ausgeschieden; ihre Produktion wird durch alkalische Reaktion der Nährlösung gefördert.

Gewinnung und Darstellung

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

\mathrm{2 \ HCOONa \longrightarrow NaOOC{-}COONa + H_2}

Das erhaltene Natriumoxalat wird mit Calciumhydroxid in das schwerlösliche Calciumoxalat überführt, aus welchem die Oxalsäure mit Schwefelsäure freigesetzt wird.

\mathrm{Na_2C_2O_4 + Ca(OH)_2 \longrightarrow CaC_2O_4 + 2 \ NaOH}


\mathrm{CaC_2O_4 + H_2SO_4 \longrightarrow H_2C_2O_4 + CaSO_4}

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

Eigenschaften

Chemische Eigenschaften

Strukturformel
Struktur von Oxalsäure
Allgemeines
Name Oxalsäure
Andere Namen
  • Ethandisäure
  • Kleesäure
Summenformel C2H2O4
CAS-Nummer
  • 144-62-7 (wasserfrei)
  • 6153-56-6 (Dihydrat)
PubChem 971
Kurzbeschreibung farb- und geruchloser, kristalliner Feststoff
Eigenschaften
Molare Masse
  • 90,04 g/mol (wasserfrei)
  • 126,07 g/mol (Dihydrat)
Aggregatzustand fest
Dichte
  • 1,900 g/cm3 (α-Form)
  • 1,895 g/cm3 (β-Form)
  • 1,653 g/cm3 (Dihydrat)
Schmelzpunkt
  • 101,5 °C (Dihydrat)
  • ab 157 °C Zersetzung
pKs-Wert
  • pKs1 = 1,23
  • pKs2 = 4,19
Löslichkeit mäßig in Wasser (90-100 g/l bei 20 °C)

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:

\mathrm{HOOC{-}COOH \longrightarrow HCOOH + CO_2}
\mathrm{HCOOH \longrightarrow CO + H_2O}

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

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 als 3,5-prozentige wässrige Zuckerlösung auf die Bienen geträufelt oder gesprüht. Für Imker, die Oxalsäure gegen Varroose verwenden, existieren Gefahren beim Kontakt mit Oxalsäure.

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.

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

In der Steinverarbeitung wird Oxalsäure (Kleesalz) zum Glanzpolieren von Marmor verwendet.

In der Holzbearbeitung dient Oxalsäure als mildere Bleiche (im Vergleich zum Wasserstoffperoxid) für Holz, wird aber vor allem zur Entfernung von reaktiv hervorgerufenen Flecken verwendet, die auf eine Reaktion von Gerbsäuren (als Inhaltsstoffe des Holzes) mit Metallionen schwarze Flecken im Holz verursacht wurden, beispielsweise durch Kontakt von gerbsäurehaltigen Hölzern mit eisernen Werkzeugen.

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

Biologische Bedeutung

Oxalsäure ist in höherer Konzentration gesundheitsschädlich, kommt in geringer Konzentration aber in Lebensmitteln wie Tee (insbesondere schwarzer Tee und Pfefferminztee), in Rhabarber, in Sauerampfer, in Kakao und Schokolade vor. Calciumoxalat entsteht in der Natur häufig beim Absterben von Pflanzenzellen. Es kann unter polarisiertem Licht in Form von hellen rechteckigen Kristallen erkannt werden (besonders einfach in braunen Zwiebelschalen). Nierensteine bestehen meist aus Calciumoxalat und Harnsäure, die Steinbildung wird aber durch Zitronensäure, welche in Früchten vorkommt, verhindert.

Da Oxalsäure die Resorption (Aufnahme) von Eisen im Darm erschwert, sollte man bei einer Eisentherapie, z.B. im Rahmen einer Eisenmangelanämie, mit dem Verzehr der o.g. Lebensmittel zurückhaltend sein und diese auch nicht gleichzeitig mit der Einnahme von 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 angegeben.

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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 28.05. 2020