シュウ酸イオン（しゅうさんイオン、英語:oxalate ion、IUPAC名:エタン二酸イオン ethanedioate ion）は化学式が C2O42?または (COO)22? で表される2価陰イオンである。シュウ酸分子からプロトンが2個脱離することで生成する。シュウ酸イオンを含む塩をシュウ酸塩（しゅうさんえん、oxalate salt）という。シュウ酸ナトリウム(Na2C2O4)は、よく知られた水溶性のシュウ酸塩である。それに対して、シュウ酸ジフェニル（(C6H5)2C2O4）などのシュウ酸のエステルはシュウ酸塩ではない。シュウ酸イオンは錯体を作ることもできる。配位子としての名称はオキサラト(oxalato)、略号はoxである。

尿路結石の原因となるシュウ酸カルシウムを始め、シュウ酸イオンは多くの金属イオンと不溶性のシュウ酸塩を作る。
構造シュウ酸イオンの球棒モデル。孤立しているときはねじれ形配座が安定であるが、近くに陽イオンがあるときには図のような平面配座をとりやすい。

シュウ酸イオンの構造としては、図に示した平面型と、O?C?C?O の二面角が90°であるねじれ型の2つが考えられる。シュウ酸塩の結晶中ではたいていの場合、平面分子のD2hに近い分子対称性を持っていることが、X線結晶構造解析によって示されている[1]。特に、M2C2O4 (M = Li, Na, K) の無水物の結晶では、シュウ酸イオンは正確にD2hの平面配座をとる[2][3]。しかし、これらのシュウ酸塩を水に溶かして水溶液にすると、水中に放出されたシュウ酸イオンはねじれ形配座に変化することが、振動分光法の結果から示唆されている[1]。また、セシウム塩無水物(Cs2C2O4)では、結晶中でも O?C?C?O の二面角が81(1)°になっていることが2003年に明らかにされた[注 1][4]。すなわち、Cs2C2O4 の結晶中では、シュウ酸イオンはねじれ形配座をとり、D2dの構造に近い。興味深いことにルビジウム塩無水物(Rb2C2O4)には多形が存在し、一方はカリウム塩と、他方はセシウム塩と同じ構造である。したがって、多形の一つは平面型の、もう一つはねじれ型のシュウ酸イオンを結晶中に含む。

理論計算によると、シュウ酸イオン（C2O42?）の周りに他のイオンや分子が何もない場合には、ねじれ形配座の方が平面配座よりも安定であり、その差はおよそ2?6 kcal/molと求められている[5][6][7]。この結果は、2つの CO2? は共役していない、という解釈と矛盾なく一致する[1]。もし CO2? が共役していたなら、間の炭素-炭素結合は二重結合性を帯びるので、通常の単結合よりも短くなるはずである。しかし実際には、シュウ酸イオンの炭素-炭素結合は平面配座の場合でも通常より少し長くなる[4]。ねじれ型より平面型が不安定になるのは、酸素原子間の静電反発が平面型で最大になることに起因している。

重要なのは、シュウ酸イオンはシュウ酸第二鉄カリウムなどに見られるように二座のキレート配位子となることである。二座で1個の金属原子に配位した場合は、必ず平面配座をとる。
配位子

シュウ酸イオンは金属イオンに対してよい配位子となる。2箇所で金属と配位結合し、MO2C2 という五員環を作る。代表的な錯イオンはトリスオキサラト鉄(III)酸イオン([Fe(C2O4)3]3?) である。オキサリプラチンという薬は白金にシュウ酸イオンが配位した錯体である。この薬は白金製剤として良く知られているシスプラチンより水への溶解度が向上し、かつ服用制限の原因となっていた副作用の腎毒性を軽減した。シュウ酸やシュウ酸イオンは過マンガン酸イオンによって酸化される。この酸化還元反応の鍵となる反応中間体は、シュウ酸イオンが3価のマンガンイオンに配位した錯イオン([Mn(C2O4)]+)である[8][9]。シュウ酸は3価の鉄イオン(Fe3+)と水に可溶な錯イオンを作るので、サビ取りに利用されている。
シュウ酸との関係

水溶液中でのシュウ酸の存在形態は、水溶液のpHにより変化する。どのように変化するかは、以下で述べるように、シュウ酸の酸解離定数から分かる。

他の多塩基酸と同様、シュウ酸のプロトンも1個ずつ段階的に脱離していく。シュウ酸分子（H2C2O4）からプロトンが1個脱離すると、1価の陰イオンであるシュウ酸水素イオン（英語版）(HC2O4?)が生成する。1段目のプロトン脱離反応の平衡定数 (Ka)は9.1 × 10-2 (pKa = 1.04) である[10]。この比較的大きな酸解離定数は、かなり低いpHからシュウ酸水素イオンが生成することを意味する。シュウ酸水素イオンとシュウ酸分子の存在比は pH = 1.04 で 1 : 1 であり、pHの上昇とともにシュウ酸分子の存在比は減少する。シュウ酸水素イオンからさらにプロトンが1個脱離すると、2価の陰イオンであるシュウ酸イオン(C2O42?)が生成する。2段目のプロトン脱離反応の平衡定数は1.51 × 10-4 (pKa = 3.82) である[10]。シュウ酸イオンとシュウ酸水素イオンの存在比は pH = 3.82 で 1 : 1 に達し、このpHでシュウ酸分子はほとんど存在しない。よりpHの高い中性あるいはアルカリ性の水溶液では、シュウ酸水素イオンもなくなって、ほぼ全てシュウ酸イオンとして存在する。

シュウ酸の定量分析では、H2C2O4 と HC2O4? と C2O42? のモル濃度の合計を「シュウ酸」(oxalic acid)の分析濃度と呼ぶ。個々のモル濃度は平衡濃度と呼ばれ、それぞれ記号 [H2C2O4], [HC2O4?], [C2O42?] で表される[11]。

シュウ酸水素イオンはシュウ酸の共役塩基であり、シュウ酸イオンの共役酸でもある。シュウ酸水素イオンを陰イオンとして含む塩は酸性塩であり、シュウ酸水素塩と呼ばれる。また、酸性シュウ酸塩、重シュウ酸塩などと呼ばれることもある。重シュウ酸イオン(bioxalate ion)はシュウ酸水素イオンの古い別名である。
天然における存在

シュウ酸塩は炭水化物の不完全酸化によって合成され、植物中に大量に存在する。

シュウ酸塩が豊富な植物には、シロザ、スイバ、カタバミ属の植物などがある。ルバーブやソバの根や葉もシュウ酸が豊富である[12]。その他のシュウ酸を多く含む食物を、下の表に降順に並べている。茶葉には他の植物より高濃度でシュウ酸が含まれているが、茶は通常茶葉を熱湯で煎じ出し（英語版）てから作られるため、飲料での濃度は低い。

シュウ酸塩の多い食べ物[13]
食物単位量
シュウ酸塩
含有量
(mg)
テーブルビート（緑、調理済）.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .frac .num,.mw-parser-output .frac .den{font-size:80%;line-height:0;vertical-align:super}.mw-parser-output .frac .den{vertical-align:sub}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}1⁄2杯916
スベリヒユ（葉、調理済）1⁄2杯910
ルバーブ（茎、無糖）1⁄2杯860
ホウレンソウ（調理済）1⁄2杯750
ビート（調理済）1⁄2杯675
フダンソウ（スイス産、葉、調理済）1⁄2杯660
ルバーブ（缶詰）1⁄2杯600
ホウレンソウ（冷凍）1⁄2杯600
ビート（漬物）1⁄2杯500
ヨウシュヤマゴボウ（緑、調理済）1⁄2杯476
エンダイブ（生）長い葉20枚273
ココアパウダー（乾燥）1⁄3杯254