草酸的作用与毒性：从清洁剂到肾结石的化学物质

草酸的作用与毒性：从清洁剂到肾结石的化学物质

草酸，又称为酢浆草酸，其IUPAC系统名为乙二酸，化学式为HO2C–CO2H。作为最简单的二羧酸，它是一种白色结晶固体，溶于水后可形成无色溶液。草酸的名字来源于早期研究人员从酢浆草属的开花植物中分离出的物质，通常所指的就是酢浆草。

用途

草酸的主要应用领域包括清洁和漂白，特别是在除锈方面表现突出，这是因为草酸能够与铁离子形成稳定的水溶性盐——三草酸合铁离子。据统计，约25%的草酸被用作染色过程中的媒染剂。此外，它还被应用于纸浆用木材的漂白、铁锈污染的消除、发酵粉的生产，以及作为硅分析仪器的第三种试剂。

在农业领域，一些蜂农使用草酸作为杀螨剂，以对抗寄生的瓦螨。在陶瓷生产中，0.05-0.15M的草酸稀溶液可用于去除粘土（如高岭石）中的铁，从而生产出浅色陶瓷器。草酸还被用于矿物的清洁工作。

在工业应用中，草酸有时被用于铝阳极氧化工艺，可以单独使用或与硫酸配合使用。与传统的硫酸阳极氧化相比，使用草酸获得的涂层更薄，表面粗糙度更低。此外，草酸在电子和半导体工业中也有应用，据报道，2006年它就被用于半导体器件制造过程中铜层的化学机械平坦化。

实验室制法

虽然草酸在市场上很容易购买到，但在实验室中也可以通过特定方法制备。具体来说，可以在少量五氧化二钒作为催化剂的存在下，使用硝酸氧化蔗糖来制备草酸。水合固体则可以通过加热或共沸蒸馏的方式进行脱水处理。

毒性

草酸的毒性不容忽视，其LD50（半数致死剂量）约为375mg/kg（以大鼠为实验对象），而口服的LDLo（最低致死剂量）约为600mg/kg。草酸的毒性主要表现为：过量摄入或长时间皮肤接触可能导致危险，其毒性作用主要是通过在肾脏中形成固体草酸钙沉淀，进而引发肾功能衰竭。研究还表明，草酸盐会导致线粒体功能障碍。

值得注意的是，摄入乙二醇代谢后会产生草酸，同样可能导致急性肾功能衰竭。据统计，76%的肾结石是由草酸钙组成的。此外，草酸还可能通过在关节中形成沉淀物而引起关节疼痛。为了降低人和大鼠的尿草酸水平，可以使用氢氧化钙。