Tính chất hóa học và vật lý của Axit Oxalic (H₂C₂O₄)
Axit Oxalic, còn gọi là Ethanedioic acid, là axit dicarboxylic đơn giản nhất, có công thức hóa học (COOH)₂ hoặc H₂C₂O₄, với khối lượng phân tử 90,03 g/mol. Đây là một hợp chất hữu cơ tự nhiên có trong nhiều loại rau củ như rau bina, củ cải đường, nhưng thường được sản xuất công nghiệp từ đường hoặc CO₂. Dựa trên kinh nghiệm 50 năm của tôi trong hóa học và 20 năm trong ngành tẩy rửa - tách kim loại quý, tôi sẽ trình bày chi tiết dưới đây. Thông tin dựa trên dữ liệu khoa học đáng tin cậy.Tính chất vật lý:
|
Thuộc tính |
Giá trị |
Ghi chú |
|---|---|---|
|
Trạng thái |
Bột tinh thể trắng, không mùi, không màu khi hòa tan trong nước |
Dễ hút ẩm (hygroscopic), dễ thăng hoa khi đun nóng. |
|
Điểm nóng chảy |
189,5°C |
Thăng hoa ở nhiệt độ cao hơn mà không sôi. |
|
Độ tan trong nước |
100 g/100 mL ở 20°C |
Tan tốt trong nước ấm, tạo dung dịch không màu; ít tan trong ethanol và ether. |
|
Mật độ |
1,65 g/cm³ (dạng rắn) |
Dung dịch 10% có mật độ khoảng 1,04 g/mL. |
|
pH dung dịch |
1,3 (dung dịch 0,1 M) |
Axit mạnh, làm môi trường axit hóa mạnh. |
Tính chất hóa học:
- Tính axit: Là axit dicarboxylic mạnh, với hai nhóm -COOH, pKa₁ = 1,27 và pKa₂ = 4,27. Nó phân ly mạnh trong nước, giải phóng H⁺, và có khả năng tạo phức với ion kim loại như Fe³⁺, Al³⁺ (dùng để loại bỏ gỉ sét).
- Phản ứng khử: Hoạt động như chất khử, dễ bị oxy hóa thành CO₂ và H₂O, đặc biệt với kim loại quý như Au, Ag. Phản ứng điển hình: 2 H₂C₂O₄ + Au₂Cl₆ → 3 Au + 6 CO₂ + 3 HCl + ... (trong môi trường axit clohydric).
- Tính ổn định: Ổn định ở nhiệt độ phòng, nhưng phân hủy ở >150°C thành CO, CO₂ và H₂O. Phản ứng mạnh với bazơ, kim loại kiềm, và chất oxy hóa như NaClO.
- Độc tính: LD₅₀ uống 425 mg/kg (cho người), có thể gây sỏi thận nếu hấp thụ quá mức do tạo phức với Ca²⁺.
Ứng dụng của Axit Oxalic
Với kinh nghiệm thực tiễn, Axit Oxalic là "người bạn đồng hành" đáng tin cậy trong tẩy rửa nhờ khả năng chelat hóa kim loại nặng, và trong tách Au nhờ tính khử chọn lọc cao, đạt độ tinh khiết >99,9%. Dưới đây là các ứng dụng chính, với liều lượng chi tiết dựa trên quy trình công nghiệp tiêu chuẩn. Liều lượng luôn cần điều chỉnh theo điều kiện cụ thể (nhiệt độ, pH, quy mô), và phải sử dụng thiết bị bảo hộ (găng tay, kính, thông gió) vì tính ăn mòn.1. Ứng dụng trong tẩy rửa (Cleaning Industry)Axit Oxalic dùng làm chất tẩy gỉ sét, mực, sơn, và làm sạch bề mặt kim loại, gỗ, bê tông nhờ khả năng hòa tan oxit sắt (Fe₂O₃) và các muối kim loại. Nó an toàn hơn axit HCl ở nồng độ thấp, ít bay hơi và không để lại mùi.
|
Ứng dụng cụ thể |
Liều lượng chi tiết |
Quy trình gợi ý |
Lưu ý |
|---|---|---|---|
|
Tẩy gỉ sét trên kim loại (sắt, thép) |
5-10% dung dịch (50-100 g/L nước ấm 40-60°C) |
Pha 100 g axit trong 1 L nước; ngâm 15-30 phút, rửa sạch bằng nước. |
Dùng cho dụng cụ công nghiệp; liều cao hơn (15%) cho gỉ dày. |
|
Làm sạch gỗ (loại bỏ vết ố đen, tẩy trắng) |
2 cốc (khoảng 400 g) / 1 gallon (3,8 L) nước ấm |
Thoa trực tiếp, để 10-20 phút, chà và rửa. |
Phổ biến trong bảo dưỡng đồ gỗ ngoài trời; tránh tiếp xúc da. |
|
Tẩy bề mặt bê tông, vỉa hè (loại bỏ vết ố sắt) |
1 cốc (200 g) / 1 gallon (3,8 L) nước ấm |
Phun hoặc chà, để 5-10 phút, rửa áp lực cao. |
Lý tưởng cho công trình xây dựng; pha loãng để tránh ăn mòn. |
|
Làm sạch vỏ tàu biển (loại bỏ vôi, rong rêu) |
106 g/L nước ấm đến nóng (50-70°C) |
Ngâm 1-2 giờ, rửa sạch. |
Dùng trong ngành đóng tàu; kiểm tra pH <3 để hiệu quả. |
|
Tẩy mực, sơn trên vải hoặc bề mặt |
10% dung dịch (100 g/L nước) |
Thoa, để 5 phút, rửa. |
Kết hợp với chất hoạt động bề mặt cho hiệu quả cao. |
2. Ứng dụng trong tách Au ra khỏi quặng/dung dịch (Gold Extraction):
Trong khai thác vàng, Axit Oxalic chủ yếu dùng ở giai đoạn tinh luyện (refining) để khử Au³⁺ từ dung dịch aqua regia (HCl + HNO₃) hoặc dung dịch clorua vàng, tạo bột vàng tinh khiết (99,99%). Nó không dùng trực tiếp leaching quặng mà hỗ trợ loại bỏ As hoặc khử sau leaching cyanua/thiocyanat. Phản ứng: 3 AuCl₃ + 2 (COOH)₂ → 3 Au ↓ + 6 CO₂ + 3 HCl + 2 H₂O (dư axit để đảm bảo khử hoàn toàn).
|
Ứng dụng cụ thể |
Liều lượng chi tiết |
Quy trình gợi ý |
Lưu ý |
|---|---|---|---|
|
Khử Au từ dung dịch gold chloride (refining) |
5-7 g axit / 1 g Au (dư 20-50% để khử hoàn toàn) |
Đun dung dịch đến 80-90°C, thêm axit từ từ (dạng bột hoặc 20% dung dịch), khuấy 30-60 phút đến khi khí CO₂ ngừng thoát; lọc và rửa Au. |
Độ tinh khiết cao (>99,9%); dùng cho tinh luyện phế liệu điện tử. Ví dụ: Với 100 g Au, dùng 600-700 g axit. |
|
Loại bỏ As từ quặng arsenopyrit (pre-treatment) |
0,1 M (9 g/L) dung dịch, tỷ lệ quặng:dung dịch 1:5 (g/mL) |
Ngâm quặng nghiền mịn ở 80°C, 2-4 giờ; lọc để loại As trước leaching Au. |
Tăng hiệu suất leaching Au lên 80%; tránh pH >3. |
|
Tách Au từ dung dịch thiocyanat (cyanide leaching sau) |
10-15 g/L dung dịch, tùy lượng Au (thường 2-3 lần lượng lý thuyết) |
Thêm vào dung dịch sau leaching, đun sôi 1 giờ, lọc Au. |
Dùng trong hydrometallurgy; kiểm soát nhiệt để tránh mất Au. |
3. Các ngành công nghiệp khácAxit Oxalic đa năng, dùng làm chất mordant (chất cố định màu), chất tẩy trắng, và xúc tác. Liều lượng thường thấp hơn do tính chọn lọc cao.
|
Ngành công nghiệp |
Ứng dụng cụ thể |
Liều lượng chi tiết |
Quy trình gợi ý |
Lưu ý |
|---|---|---|---|---|
|
Dệt nhuộm (Textile) |
Mordant cố định màu, tẩy trắng vải |
1-5% (10-50 g/L) trong bồn nhuộm |
Thêm vào nước nhuộm ở 60°C, ngâm 30 phút. |
Cải thiện độ bền màu; dùng cho in ấn vải. |
|
Xử lý gỗ và giấy |
Tẩy trắng mũ rơm, làm sạch bột giấy |
2-4% (20-40 g/L) |
Ngâm 1 giờ ở 50°C, rửa. |
Giảm màu nâu trong bột giấy; an toàn cho sản xuất. |
|
Nuôi ong (Apiculture) |
Chống ve Varroa (acaricide) |
1-3 g / tổ ong (dạng lỏng 3,2% hoặc hơi) |
Phun hoặc nhỏ giọt vào tổ không có mật ong, 1-2 lần/năm. |
EPA phê duyệt; áp dụng mùa đông để tránh ảnh hưởng ong thợ. |
|
Làm sạch nồi hơi (Boiler descaling) |
Loại bỏ cặn vôi, sắt |
5-10% (50-100 g/L) |
Xả nước, thêm axit, lưu thông 1-2 giờ ở 60°C, trung hòa bằng NaOH. |
Ngăn ngừa ăn mòn; kiểm tra pH <2. |
|
Dược phẩm và thực phẩm |
Chất bảo quản, chống đông (trong siro) |
0,05-0,1% (0,5-1 g/L) |
Thêm vào công thức pha chế. |
FDA công nhận GRAS; tránh liều cao do độc tính. |
Lưu ý An toàn Quan trọng
-
Độc tính: Axit oxalic và các muối oxalate là rất độc khi nuốt phải (liều gây chết người ước tính 5-15g). Chúng có thể kết tủa với ion canxi trong máu gây suy thận và hạ canxi huyết.
-
Tiếp xúc: Gây kích ứng mạnh da, mắt và đường hô hấp. Bụi có thể gây viêm loét đường mũi và họng.
-
Biện pháp phòng ngừa:
-
Trang bị bảo hộ cá nhân (PPE) đầy đủ: Kính bảo hộ, găng tay cao su nitrile/neoprene, tạp dề, khẩu trang phòng bụi hóa chất (khuyến nghị mặt nạ phòng độc với cartridge cho acid hữu cơ khi làm việc trong không gian kín).
-
Làm việc trong khu vực thông thoáng, tốt nhất là dưới tủ hút.
-
Không bao giờ ăn uống hoặc hút thuốc trong khu vực làm việc.
-
Xử lý sự cố: Nếu dính vào da/mắt, rửa ngay lập tức với thật nhiều nước trong ít nhất 15 phút và tìm kiếm sự chăm sóc y tế.
-
Dịch
