Sodium oxalate, còn được gọi là oxalate natri, là một hợp chất hóa học có công thức hóa học Na2C2O4. Nó được tạo thành từ hai ion natri (Na+) và hai ion oxalate (C2O42-). Sodium oxalate là một chất rắn không màu và hòa tan tốt trong nước.

Sodium oxalate thường được sử dụng trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp. Một ứng dụng phổ biến của nó là trong việc tạo thành các chất kết tủa khó tan. Sodium oxalate có khả năng tạo thành kết tủa với các ion kim loại như canxi (Ca2+), strontium (Sr2+), và bario (Ba2+), tạo thành các oxalate kim loại không tan. Các oxalate kim loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng như mạ điện, sản xuất thuốc nhuộm và sơn, và trong việc xử lý nước.

Ngoài ra, sodium oxalate cũng có thể được sử dụng như chất tiêu chuẩn trong các phản ứng hóa học và trong phòng thí nghiệm để kiểm tra và hiệu chuẩn các thiết bị phân tích hóa học.

2. Nguồn gốc và cách sản xuất Sodium Oxalate - Natri Oxalat - Na2C2O4 98%

1. Nguồn gốc hóa học của Sodium Oxalate

Sodium Oxalate (Na₂C₂O₄) là muối trung hòa của acid oxalic (H₂C₂O₄) – một hợp chất dicarboxylic có mặt tự nhiên trong nhiều loại thực vật như rau bina, cải xoăn, đại hoàng, cacao và củ dền. Dưới dạng tự nhiên, các oxalat chủ yếu tồn tại ở dạng muối (canxi oxalat, kali oxalat) không tan, góp phần vào tính chất “gai sạn” hoặc lắng đọng sỏi thận khi tiêu thụ ở mức cao.

Tuy nhiên, trong sản xuất công nghiệp, Sodium Oxalate không được tách trực tiếp từ thực vật, mà được tổng hợp bằng các phương pháp vô cơ hóa học hiện đại, đảm bảo độ tinh khiết lên đến 98% hoặc cao hơn.

2. Các phương pháp sản xuất Sodium Oxalate quy mô công nghiệp

🔹 Phương pháp trung hòa từ acid oxalic

Đây là phương pháp phổ biến và hiệu quả cao, gồm hai bước chính:

🧪 Phản ứng tổng quát:

H2C2O4+2NaOH→Na2C2O4+2H2O

Quy trình:

• Hòa tan acid oxalic nguyên chất trong nước cất.

• Thêm từ từ dung dịch natri hydroxide (NaOH) dưới điều kiện kiểm soát nhiệt độ (khoảng 25–35°C) để tránh quá nhiệt hoặc phân hủy nhiệt.

• Sau khi phản ứng hoàn tất, dung dịch được cô đặc nhẹ, kết tinh ở nhiệt độ thấp (~0–5°C).

• Sodium Oxalate kết tinh được lọc, sấy khô chân không hoặc trong tủ sấy không khí khô.

✅ Ưu điểm: Dễ kiểm soát, cho sản phẩm có độ tinh khiết cao (≥ 98%), thân thiện với môi trường nếu thu hồi nước thải và trung hòa pH đúng cách.

🔹 Phương pháp tổng hợp từ CO và NaOH (ít phổ biến)

Trong các quy trình đặc biệt, người ta có thể dùng phản ứng giữa CO (carbon monoxide) và NaOH dưới áp suất cao để tạo natri formiat, rồi oxy hóa thành natri oxalat:

1. CO + NaOH → HCOONa (natri formiat)

2. 2 HCOONa + O₂ → Na₂C₂O₄ + H₂O

Phương pháp này đắt đỏ và đòi hỏi điều kiện phản ứng nghiêm ngặt nên chỉ áp dụng trong các ứng dụng cần đồng thời thu hồi CO₂ và sản phẩm phụ oxalat.

3. Kiểm soát chất lượng và tiêu chuẩn hóa sản phẩm

Sodium Oxalate sau sản xuất sẽ được phân tích theo các chỉ tiêu chất lượng:

Các thiết bị phổ biến sử dụng để kiểm nghiệm: quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), chuẩn độ, phổ hồng ngoại FTIR và phương pháp khối lượng.

3. Ảnh hưởng của Sodium Oxalate - Natri Oxalat - Na2C2O4 98% tới môi trường và khí quyển

1. Ảnh hưởng tới khí quyển: Gián tiếp và không bền vững

Sodium Oxalate không bay hơi, không dễ phân hủy thành khí, do đó không ảnh hưởng trực tiếp đến khí quyển ở trạng thái ổn định. Tuy nhiên, ảnh hưởng gián tiếp có thể xảy ra trong các quá trình sau:

🔥 a. Phân hủy nhiệt trong điều kiện công nghiệp

Khi Na₂C₂O₄ bị nung nóng (>300°C), có thể xảy ra phân hủy giải phóng khí CO và CO₂:

Na2C2O4→ΔNa2CO3+CO↑

 Na2CO3→>850∘CNa2O+CO2↑

=> Gây phát thải khí nhà kính (CO, CO₂), tăng tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính nếu không kiểm soát khí thải đúng chuẩn.

2. Độc tính sinh thái (Ecotoxicology)

• Aquatic toxicity: Ở nồng độ cao (>10 mg/L), Na₂C₂O₄ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái nước ngọt. Tuy nhiên, nó không gây độc tính cấp tính mạnh như cyanide hay chromate.

• Terrestrial toxicity: Nếu tồn dư trong đất, sodium oxalate có thể thay đổi độ pH đất và ức chế hấp thu ion kim loại thiết yếu của rễ cây.

• Phân hủy sinh học: Na₂C₂O₄ không phân hủy sinh học dễ dàng, nhưng có thể bị chuyển hóa gián tiếp qua vi sinh vật chuyển oxalat thành formiat rồi CO₂, tuy nhiên tốc độ chậm và phụ thuộc điều kiện nhiệt – pH.

Tính chất vật lý và tính chất hóa học của sodium oxalate là như sau:

Tham khảo Phản ứng oxi hóa của Sodium Oxalate - Na2C2O4 tại đây

Tính chất vật lý:

• Từ trạng thái rắn: Sodium oxalate là chất rắn không màu.
• Điểm nóng chảy: Sodium oxalate có điểm nóng chảy khoảng 250-270°C. Điểm này thay đổi tùy thuộc vào độ tinh khiết của chất và điều kiện thí nghiệm.
• Điểm sôi: Sodium oxalate không có điểm sôi rõ ràng. Thay vào đó, nó phân hủy thành các sản phẩm khác khi được đun nóng ở nhiệt độ cao.
• Tính tan: Sodium oxalate tan tốt trong nước. Điều này có nghĩa là nó có khả năng hòa tan và tạo thành dung dịch kiềm trong nước.

Tính chất hóa học:

• Phản ứng với axit: Sodium oxalate có tính kiềm, do đó nó có thể phản ứng với axit để tạo thành muối oxalate khác và nước.
• Phản ứng với ion kim loại: Sodium oxalate có khả năng tạo thành kết tủa không tan với nhiều ion kim loại như canxi (Ca2+), strontium (Sr2+), và bario (Ba2+). Điều này dẫn đến việc sử dụng nó trong các quá trình kết tủa và xử lý nước.
• Phản ứng oxi hóa: Sodium oxalate có khả năng bị oxi hóa trong môi trường phù hợp. Ví dụ, nó có thể bị oxi hóa thành CO2 (khí carbonic) và nước trong quá trình phản ứng hoá học.

Tham khảo Natri Oxalat - Na2C2O4 là chất khử hay chất oxi hóa? tại đây

Tham khảo Phản ứng Natri Oxalat với Axit Sunfur tại đây

Tính chất vật lý và hóa học của sodium oxalate quan trọng trong việc xác định và sử dụng chất này trong các ứng dụng công nghiệp, hóa học và phân tích.

5. Ứng dụng của Sodium Oxalate - Natri Oxalat - Na2C2O4

🔬 1. Chuẩn độ oxy hóa – khử với KMnO₄ (Redox Titration).

🔹 Phân tích:

Sodium Oxalate là chất khử chuẩn dùng để chuẩn hóa các dung dịch thuốc thử mạnh như KMnO₄ trong môi trường axit. Ưu điểm của nó là tinh khiết cao, dễ chuẩn bị, ổn định lâu dài.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Mn⁷⁺ khử về Mn²⁺

• Oxalat (C₂O₄²⁻) bị oxi hóa thành CO₂

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Màu tím KMnO₄ mất dần khi oxalat phản ứng hết.

• Sủi bọt nhẹ do khí CO₂ thoát ra.

• Dung dịch sau phản ứng trong suốt, không màu.

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Dùng 0.067 g Na₂C₂O₄ cho mỗi 10 mL KMnO₄ 0.02N

• Điều kiện: pH < 2, nhiệt độ 60–70°C để phản ứng nhanh hơn

⚗️ 2. Xử lý ion Canxi trong mẫu sinh học và nước thải

🔹 Phân tích:

Natri oxalat là tác nhân tạo kết tủa Ca²⁺ hiệu quả trong phân tích sinh học (sữa, huyết thanh) và công nghiệp (xử lý nước cứng). Ứng dụng trong phân tích canxi, làm mềm nước, tiền xử lý mẫu thực phẩm.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Tạo kết tủa tinh thể nhỏ, không tan trong nước.

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Kết tủa trắng xuất hiện, có thể quan sát bằng mắt thường hoặc đo độ đục.

• Kết tủa dạng tinh thể hình kim, dễ lọc.

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Tỷ lệ mol 1:1 giữa Ca²⁺ và Na₂C₂O₄

• pH tối ưu ~4.5–6.5 (pH quá thấp hoặc quá cao làm giảm hiệu quả tạo tủa)

🔩 3. Hoàn nguyên oxit kim loại trong luyện kim

🔹 Phân tích:.

Sodium Oxalate được dùng làm chất hoàn nguyên nhẹ trong luyện kim để khử oxit kim loại khó như Cr₂O₃ thành dạng kim loại hoặc oxit hóa trị thấp, đặc biệt trong quy trình tổng hợp hợp kim hoặc tái chế phế liệu.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Na₂C₂O₄ khử Cr³⁺ về Cr⁰

• Sản phẩm phụ là Na₂CO₃ (muối nóng chảy dễ tách)

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Sinh khí CO, làm bọt và áp suất trong lò tăng nhẹ

• Tạo lớp muối lỏng (Na₂CO₃) dễ tách khỏi lớp kim loại

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Nhiệt độ > 700°C (phản ứng bắt đầu ở ~620°C)

• Cần môi trường khử (khí trơ hoặc CO nhẹ)

⚙️ 4. Sản xuất gốm kỹ thuật cao và chất xúc tác

🔹 Phân tích:

Trong ngành vật liệu tiên tiến, Na₂C₂O₄ được dùng như một tác nhân xốp hóa, tạo lỗ mao dẫn khi phân hủy. Đồng thời, oxalat kim loại là tiền chất tạo oxit xúc tác hoặc muối hoạt tính.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Khi nung oxalat, sinh ra CO₂ và CO → tạo lỗ xốp vi mô

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Tạo các lỗ rỗng nano sau khi nung

• Kết tủa oxalat ban đầu thường có màu đặc trưng (Cu: nâu đỏ, Fe: vàng...)

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Tỷ lệ oxalat:kim loại = 1:1

• Nhiệt độ nung: 400–700°C tùy mục đích (Cu → CuO, Fe → Fe₂O₃...)

🌱 5. Xử lý môi trường – Trung hòa chất oxy hóa

🔹 Phân tích:

Na₂C₂O₄ có thể dùng để trung hòa chất oxy hóa dư thừa như KMnO₄, H₂O₂ hoặc Cl₂ trong xử lý nước thải, giúp tránh tác động oxy hóa lên hệ sinh học tiếp theo.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Hình thành khí CO₂ và muối trung tính

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Mất màu dung dịch chứa chất oxy hóa

• Không sinh bọt mạnh nhưng có hiện tượng sủi nhẹ

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Dùng dư nhẹ Na₂C₂O₄ so với H₂O₂

• pH trung tính hoặc hơi axit để phản ứng hiệu quả

🧪 6. Tách và định lượng ion đất hiếm (La³⁺, Ce³⁺, Nd³⁺...)

🔹 Phân tích:

Trong ngành khai khoáng và tái chế đất hiếm, sodium oxalate được dùng như chất kết tủa chọn lọc để tách riêng các ion đất hiếm nhờ khả năng tạo muối oxalat khó tan. Đây là bước quan trọng trong quy trình sản xuất oxit đất hiếm hoặc kim loại đất hiếm tinh khiết.

🔹 Cơ chế phản ứng:

Tương tự với các ion như Ce³⁺, Nd³⁺...

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Tạo kết tủa trắng hoặc vàng nhạt, hạt mịn

• Có thể nhìn thấy sau vài phút phản ứng, nhất là ở nhiệt độ thấp

• Kết tinh rõ rệt nếu làm lạnh dung dịch (4–10°C)

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Tỷ lệ mol 2:3 (ion 3+ : oxalat)

• pH tối ưu: ~4.0–5.5 để tránh hòa tan kết tủa

• Cần khuấy liên tục và lọc chân không để thu được kết tinh sạch

💊 7. Phân tích Canxi trong thực phẩm chức năng và dược phẩm

🔹 Phân tích:

Sodium Oxalate là chất phản ứng định lượng Canxi trong mẫu dược phẩm, sữa, nước khoáng bằng phương pháp tạo tủa. Sau khi tạo kết tủa, có thể cân định lượng, đo đục, hoặc kiểm tra dưới kính hiển vi.

🔹 Cơ chế phản ứng:

Kết tủa CaC₂O₄ có tính ổn định cao, không tan trong ethanol hoặc nước.

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Tạo kết tủa trắng vi tinh thể hình “lá hoặc kim”

• Quan sát được dưới kính hiển vi hoặc đo được bằng máy quang kế

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Dùng 1 mol oxalat cho 1 mol Ca²⁺

• pH lý tưởng: 4.5–6.0

• Sau tạo kết tủa: lọc, sấy ở 105°C và cân để tính hàm lượng Ca

🧰 8. Tổng hợp xúc tác dị thể hoặc muối xúc tác kim loại nhẹ

🔹 Phân tích:

Na₂C₂O₄ được dùng làm chất tiền thân để tạo các oxalat kim loại như Fe, Cu, Mn – sau đó nung tạo thành oxit xúc tác. Ứng dụng trong tổng hợp xúc tác cho phản ứng hữu cơ, cracking dầu khí, xử lý khí thải.

🔹 Cơ chế phản ứng:

Tương tự với Cu²⁺, Mn²⁺ → oxalat → nung → oxit

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Kết tủa có màu đặc trưng theo ion (Fe: vàng nâu, Cu: đỏ gạch…)

• Khi nung: tạo lỗ xốp do CO₂, CO thoát ra

• Màu chuyển sang oxit: đen (CuO), đỏ (Fe₂O₃), nâu (MnO₂)

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Tỷ lệ 1:1 giữa oxalat và ion kim loại

• Nhiệt độ nung: 400–600°C

• Có thể cần khí trơ (N₂) để kiểm soát mức oxi hóa

🧪 9. Thành phần trong dung dịch chuẩn kiểm định thiết bị

🔹 Phân tích:

Sodium Oxalate là chất hiệu chuẩn tin cậy trong các dung dịch chuẩn cho máy quang phổ UV-Vis, thiết bị chuẩn độ, điện cực thế điện hóa. Tính ổn định và không bay hơi là ưu điểm lớn.

🔹 Cơ chế phản ứng:

• Không tham gia phản ứng nếu không có tác nhân oxi hóa → đảm bảo tính nền trung tính

• Trong điện hóa học, nó giúp kiểm tra độ tuyến tính của các điện cực oxi hóa–khử

🔹 Hiện tượng vật lý:

• Dung dịch ổn định, không đổi màu theo thời gian

• Dễ bảo quản ở nhiệt độ phòng

🔹 Tỷ lệ – Điều kiện:

• Dùng nồng độ 0.1–0.2 M trong dung dịch H₂SO₄ loãng

• Bảo quản: tránh ánh sáng trực tiếp, không để tiếp xúc không khí lâu dài (tránh CO₂ hòa tan vào dung dịch làm sai pH)

Tham khảo Natri Oxalat - Na2C2O4 trong hóa học phân tích tại đây

6. Cách bảo quản và sử dụng Natri Oxalat - Na2C2O4