CYTRYNIAN SODU (C6H5O7NA3): STRUKTURA, ZASTOSOWANIE, WŁAŚCIWOŚCI - CHEMIA - 2025

Cytrynian sodowy jest solą sodową kwasu cytrynowego. Składa się on z cytrynianu anionowego C ₆ H ₅ O ₇ ^{3 -} i trzy sodu Na ⁺ , kationów . Jego wzór cząsteczkowy to C ₆ H ₅ O ₇ Na ₃ lub w postaci ekspandowanej: NaOOC-CH ₂ -C (COONa) (OH) -CH _2- COONa. Cytrynian sodu jest sprzężoną zasadą kwasu cytrynowego, to znaczy teoretycznie otrzymuje się go z tego ostatniego przez podstawienie każdego protonu H ⁺ –COOH na sodowy Na ⁺ .

Można go przygotować w postaci bezwodnej (bez wody w swoim składzie) lub w postaci uwodnionej z 2 lub 5 cząsteczkami wody. Jest to związek, który w stanie bezwodnym (bez wody) ma skłonność do wchłaniania wody ze środowiska.

Cząsteczka cytrynianu trójsodowego. Autor: Marilú Stea.

Cytrynian sodu pełni rolę bufora, czyli stabilizuje pH, które jest miarą kwasowości lub zasadowości roztworu wodnego. Ma również właściwość tworzenia trwałego związku z jonami wapnia Ca ²⁺ , cytrynianem wapnia .

Jest stosowany na przykład w przemyśle spożywczym, aby zapobiec tworzeniu się z mleka krowiego grudek trudnych do strawienia przez niemowlęta.

W laboratoriach bioanalitycznych jest stosowany w celu zapobiegania krzepnięciu krwi pobieranej od pacjentów do niektórych testów. Zapobiega również krzepnięciu krwi używanej do transfuzji. Jest szeroko stosowany w detergentach niezawierających fosforanów, ponieważ nie powoduje zanieczyszczeń.

Struktura

Cytrynian trójsodowy składa się z trzech jonów sodu Na ⁺ i jednego jonu cytrynianowego.

Jon cytrynianowy składa się z łańcucha trzech atomów węgla, do których przyłączone są 3 karboksylany –COO ^- (po jednym na każdy atom węgla) i hydroksyl –OH przy centralnym atomie węgla.

Każdy z 3 jonów Na ⁺ jest przyłączony do grupy –COO ^- .

Struktura cytrynianu trójsodowego. Jü. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Cytrynianu sodowego

- Cytrynian trisodowy

- 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylan trisodu

Nieruchomości

Stan fizyczny

Białe lub bezbarwne krystaliczne ciało stałe.

Waga molekularna

258,07 g / mol

Temperatura topnienia

300 ºC

Rozpuszczalność

Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie: 42,5 g / 100 ml w temperaturze 25 ºC. Jest praktycznie nierozpuszczalny w alkoholu.

pH

5% wodny roztwór cytrynianu sodu ma pH między 7,5 a 9,0, to znaczy jest lekko zasadowy.

Właściwości chemiczne

Cytrynian sodu jest buforem, co oznacza, że ​​stabilizuje pH, które jest miarą kwasowości lub zasadowości roztworu wodnego. Stabilizując pH, cytrynian nie pozwala, aby roztwór stał się kwaśny lub zasadowy powyżej pewnych wartości.

Kiedy jest nadmiar protonów, H ⁺ prowadzi je do przekształcenia ich grup –COO ^{- w} grupy –COOH. I odwrotnie, jeśli jest wiele grup OH ^- rezygnuje z protonów swoich grup –COOH i przekształca je w –COO ^- .

Kiedy jest przekształcany przez organizm, dostarcza 3 cząsteczki HCO ₃ ^- na każdą cząsteczkę cytrynianu.

Inne właściwości

Jego kryształy rozpływają się, to znaczy pochłaniają wodę z powietrza. Dihydrat cytrynianu sodu jest bardziej stabilny w powietrzu.

Po podgrzaniu dwuwodzianu po osiągnięciu 150ºC staje się on bezwodny (bez wody).

Podobnie jak kwas cytrynowy, cytrynian sodu ma kwaśny smak.

Otrzymywanie

Cytrynian sodu jest zwykle wytwarzany przez dodanie węglanu sodu do roztworu kwasu cytrynowego, aż do ustania musowania. Musowanie jest spowodowane wydzielaniem się dwutlenku węgla CO ₂ :

Na ₂ CO ₃ + Kwas cytrynowy → Cytrynian sodu + CO ₂ ↑

Następnie z roztworu odparowuje się wodę w celu wykrystalizowania produktu.

Można go również przygotować, traktując roztwór siarczanu sodu cytrynianem wapnia:

Na ₂ SO ₄ + Cytrynian wapnia → Cytrynian sodu + CaSO ₄ ↓

Roztwór przesączono w celu usunięcia ciała stałego CaSO ₄ , który wytrąca się. Roztwór jest następnie zatężany i w ten sposób cytrynian sodu krystalizuje.

Lokalizacja w przyrodzie

Cytrynian sodu jest koniugatową bazą kwasu cytrynowego, który jest naturalnym związkiem występującym we wszystkich organizmach żywych, ponieważ jest częścią ich metabolizmu, czyli mechanizmu wytwarzania energii w komórkach.

Aplikacje

W przemyśle spożywczym

Cytrynian sodu ma różne zastosowania w przemyśle spożywczym, na przykład jako regulator kwasowości, sekwestrant, stabilizator, środek powierzchniowo czynny lub emulgator.

Znajduje zastosowanie m.in. w napojach, mrożonych deserach i specjalnych serach.

Pozwala uniknąć koagulacji mleka, dlatego dodaje się go do mleka krowiego używanego do karmienia dzieci w okresie laktacji. W ten sposób żołądek dzieci nie tworzy trudnych do strawienia skrzepów lub twardego twarogu.

Cytrynian sodu można dodawać do mleka, aby w żołądku nie tworzyły się grudki. Autor: Couleur. Źródło: Pixabay.

Służy do przyspieszania utrwalania koloru w peklowanej wieprzowinie lub wołowinie, czyli mięsie poddanym obróbce zapobiegającej zepsuciu. Zastąpiono w nich do 50% kwasu askorbinowego.

Peklowana wieprzowina, która prawdopodobnie zawiera cytrynian sodu. Autor: Ben Kerckx. Źródło: Pixabay.

Pomaga również zapobiegać krzepnięciu krwi w świeżej wołowinie (takiej jak steki).

W medycynie

Stosowany jest jako środek alkalizujący, ponieważ neutralizuje nadmiar kwasu we krwi i moczu. Jest wskazany w leczeniu kwasicy metabolicznej, która występuje, gdy organizm wytwarza zbyt dużo kwasu.

Po spożyciu jonu cytrynianowego staje się jonem wodorowęglanowym, który jest ogólnoustrojowym środkiem alkalizującym (czyli całego organizmu) iw konsekwencji jony H ⁺ są neutralizowane , wzrasta pH krwi i kwasica jest odwracana lub eliminowana .

Cytrynian sodu służy jako środek neutralizujący przy rozstroju żołądka.

Jest stosowany jako środek wykrztuśny i potowy. Ma działanie moczopędne. Zwiększa wydalanie wapnia z moczem, dlatego jest stosowany w hiperkalcemii, czyli przy nadmiarze wapnia we krwi.

Służy również do ułatwienia usuwania ołowiu w przypadku zatrucia ołowiem.

Podany w nadmiarze może powodować zasadowicę, skurcze mięśni spowodowane nieprawidłowym działaniem przytarczyc i depresję pracy serca, między innymi na skutek obniżenia poziomu wapnia we krwi.

Cytrynian sodu jest używany do transfuzji. Jest dodawany do krwi wraz z dekstrozą, aby zapobiec jej krzepnięciu.

Przechowywana krew do transfuzji. Prawdopodobnie zawiera cytrynian sodu. Autor: Kshirl02. Źródło: Pixabay.

Normalnie wątroba szybko metabolizuje cytrynian uzyskany podczas transfuzji, jednak podczas transfuzji dużych ilości może dojść do przekroczenia pojemności wątroby.

W takich przypadkach, ponieważ cytrynian tworzy kompleks z wapniem, dochodzi do obniżenia poziomu jonów wapnia Ca ²⁺ we krwi. Może to prowadzić do zawrotów głowy, drżenia, mrowienia itp. Dlatego transfuzje należy wykonywać powoli.

W przemyśle farmaceutycznym

Wśród wielu innych zastosowań jest stosowany do zapobiegania ciemnieniu narkotyków, w których występuje żelazo i garbniki.

W badaniach krwi

Jest stosowany jako antykoagulant przy pobieraniu krwi lub gdy musi być przechowywany, gdyż działa jako chelator jonów wapnia Ca ²⁺ , czyli wiąże się z jonami wapnia, tworząc niezjonizowany cytrynian wapnia.

Znajduje zastosowanie w testach krzepnięcia oraz przy określaniu szybkości sedymentacji krwinek czerwonych.

Badanie krwi. Autor: Bokskapet. Źródło: Pixabay.

Jest stosowany jako antykoagulant podczas plazmaferezy, zabiegu usuwania z krwi nadmiaru substancji szkodliwych dla organizmu.

W syntezie nanocząstek

Stosowany jest jako stabilizator w syntezie nanocząstek złota. Dihydrat cytrynianu trójsodowego dodaje się do kwasu chloroaurynowego, tworząc zawiesinę o barwie czerwonego wina.

Cytrynian sodu służy jako środek redukujący i jako środek przeciwagregacyjny, ponieważ adsorbuje się na nanocząstkach.

Dzięki ujemnemu ładunkowi cytrynianu cząsteczki odpychają się, unikając aglomeracji i tworząc stabilną dyspersję. Im wyższe stężenie cytrynianu, tym mniejsze cząstki.

Te nanocząsteczki są wykorzystywane do przygotowania bioczujników medycznych.

W detergentach przyjaznych dla środowiska

Cytrynian sodu jest szeroko stosowany w płynnych detergentach niezawierających fosforanów. Dzieje się tak, ponieważ jego zachowanie w środowisku jest nieszkodliwe, ponieważ jest metabolitem występującym we wszystkich żywych organizmach.

Jest łatwo biodegradowalny i słabo toksyczny dla organizmów wodnych. Z tego powodu uważany jest za środek czyszczący o właściwościach przyjaznych dla środowiska.

W usprawnieniu eksploatacji piasków roponośnych

Piaski roponośne to utwory piaszczyste bogate w bitum lub smołę, materiał podobny do ropy naftowej.

Cytrynian sodu został pomyślnie przetestowany w połączeniu z wodorotlenkiem sodu NaOH w celu ekstrakcji oleju z piasków bitumicznych.

Uważa się, że łącząc cytrynian z piaskowcem, jony –COO ^- cytrynianu tworzą dużą liczbę ładunków ujemnych na cząsteczkach krzemionki. Zapewnia to lepsze oddzielenie piasku od bitumu poprzez po prostu odpychanie ujemnych ładunków żwiru od ujemnych ładunków bitumu.

W innych aplikacjach

Znajduje zastosowanie w fotografii, do usuwania metali śladowych, w galwanotechnice oraz do usuwania SO ₂ z gazów odlotowych.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Cytrynianu sodowego. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. McNamara, C. (2017). Pobieranie i postępowanie z krwią. In Dacie and Lewis Practical Hematology (wydanie dwunaste). Odzyskany z sciencedirect.com.
3. Steber, J. (2007). Ekotoksyczność składników środków czyszczących. W Podręczniku czyszczenia / odkażania powierzchni. Odzyskany z sciencedirect.com.
4. Xiang, B. i in. (2019). Badanie roli cytrynianu sodu w uwalnianiu asfaltu. Paliwa energetyczne 2019, 33, 8271-8278. Odzyskany z pubs.acs.org.
5. Heddle, N. i Webert, KE (2007). Medycyna transfuzji. In Blood Banking and Transfusion Medicine (wydanie drugie). Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Sudhakar, S. i Santhosh, PB (2017). Nanomateriały złota. Postępy w biomembranach i samoorganizacji lipidów. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. Elsevier (od redakcji) (2018). Rozdział 8. Nanometal. W podstawach i zastosowaniach nanokrzemu w plazmonice i Fullerines. Aktualne i przyszłe trendy w mikro i nanotechnologiach. Strony 169-203. Odzyskany z sciencedirect.com.