Proč cítíme měď?

To je hezká otázka, protože se setkává s velmi replikovatelnou a běžnou zkušeností s dobře zavedeným, ale zdánlivě protichůdným faktem. Jak jste očekávali, vůně kovu nemá nic společného s tím, že se kov skutečně dostane do vašeho nosu, protože většina kovů má při běžných teplotách příliš nízký tlak par, aby umožňoval přímou detekci. Charakteristický zápach kovu je ve skutečnosti způsoben organickými látkami!

Zaměřilo se na konkrétní případ vůně železa (článek s volným přístupem!). Existují nejméně dva způsoby, jak železo produkuje kovový zápach. Za prvé, kyselé látky jsou schopné korodovat železo a ocel a uvolňovat atomy fosforu a uhlíku přítomné v kovu nebo slitině. Mohou reagovat za vzniku těkavých organofosforových sloučenin, jako je methylfosfin ($ \ ce {H3CPH2} $, které mají vůni česneku / kovu v malých koncentracích. Z článku:

Tyto organofosfiny ovládají „česnekový“ kovový zápach (viz Podpůrné informace) plynného produktu z kyselého rozpouštění litiny. Měřili jsme extrémně nízkou prahovou hodnotu zápachu pro dva klíčové odoranty, methylfosfin a dimethylfosfin (6 a 3 ng P / m³, respektive česnekovo-kovový zápach), které proto patří k nejsilnějším známým odorantům. Fosfin ($ \ ce {PH3} $) není pro tento zápach důležitý, protože jsme zjistili, že má mnohem vyšší prahovou hodnotu pro detekci zápachu (> 10⁶ ng / m³). Atribut „karbid vápníku“ (nebo „pálené vápno“ / „cement“) obecného zápachu „česneku“ je pravděpodobně způsoben nenasycenými uhlovodíky (alkyny, alkadieny), které jsou spojeny s vysokým obsahem uhlíku obsah železa (tabulka 1, viz Podpůrné informace).

Také, ukázalo se, že ionty $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ (ale ne $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $) jsou schopné oxidovat látky přítomné v olejích produkovaných kůží, zejména lipidové peroxidy. Když železo přijde do styku s kyselinami v potu, vytvoří se malé množství iontů $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $. Ty poté rozkládají oleje a uvolňují směs ketonů a aldehydů s uhlíkovými řetězci o délce 6 až 10 atomů. Zejména většina vůně kovu pochází z nenasyceného ketonu 1-okten-3-one , který má plísňový / kovový zápach i v tak nízkých koncentracích jako $ 1 \ \ mu g \ m ^ {- 3} $. Stručně řečeno:

Zpocená pokožka koroduje železný kov za vzniku reaktivních iontů $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $, které jsou během několika sekund oxidovány na $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ ionty a současně redukuje a rozkládá stávající peroxidy lipidů v pokožce na páchnoucí karbonylové uhlovodíky, které jsou vnímány jako kovový zápach.

V podpůrných informacích k článku (také volně přístupných) autoři popisují experimenty prováděné s jinými kovy, včetně mědi:

Srovnání kovového železa s jinými kovy (měď, mosaz, zinek atd.): Při kontaktu s kovem z pevné mědi nebo mosazi (slitina mědi a zinku) místo kůže železo, byl vyroben podobný kovový pach a vrchol GC karbonylových uhlovodíků a jako korozní produkt byl detekován až jeden μmol / dm² monovalentního měďnatého iontu [$ \ ce {Cu +} $] (podpůrné obrázky S3 až S6) . Zinek, kov, který tvoří $ \ ce {Zn ^ {2 +}} $, ale žádný stabilní $ \ ce {Zn +} $, váhal s vytvořením kovového zápachu, s výjimkou velmi silného tření kovu versus kůží (které by mohlo způsobit metastabilní monovalentní $ \ ce {Zn +} $). Použití běžných barevných testů k přímému prokázání přítomnosti nízkovalenčních iontů (železných a měďných) na pokožce lidské dlaně z koroze slitin železa, mědi a mosazi je uvedeno na podpůrném obrázku S6. Prášek z oxidu hlinitého, který se otírá o pokožku, neprodukuje významné odoranty. Tyto výsledky poskytují další důkazy o tom, že odoranty neprodukuje odpařování kovů, ale redukce a rozklad peroxidů lipidů v kůži nízkovalenčními kovovými ionty.

Poslední odstavce článku shrnují zjištění:

Na závěr : 1) Typický „zatuchlý“ kovový zápach kovového železa, který se dotýká pokožky (epidermis), je způsoben těkavými karbonylovými sloučeninami (aldehydy, ketony) produkovanými reakcí peroxidů kůže s ionty železa ($ \ ce {Fe ^ {2+}) } $), které se tvoří při potem zprostředkované korozi železa. $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ ionty obsahující kovové povrchy, rez, pitnou vodu, krev atd., ale také měď a mosaz, způsobují podobný zápach při kontaktu s pokožkou. Lidská schopnost detekovat tento zápach je pravděpodobně výsledkem evolučně vyvinuté, ale převážně spící schopnosti cítit krev („krevní vůně“).

2) Kovový zápach „česnekovo-karbidového“ fosforu a uhlík-bohatá litina a ocel pod útokem kyseliny, dominují těkavé organofosfiny. Koroze litiny je zdrojem prostředí sloučenin C – P v prostředí, což může vést k nejasnostem při ověřování a monitorování Úmluvy o chemických zbraních (viz také odkaz [15])

Kromě toho to může být důvod, proč někdy lidé doporučují, aby se z vašich rukou dostal silný pach třením o kovový předmět. I když to pravděpodobně nefunguje pro některé kovy a pro některé páchnoucí sloučeniny, je možné, že kov katalyzuje rozklad zapáchajících látek na méně páchnoucí.

Můžete si přečíst trochu více v tomto tiskovém článku studie.

Komentáře

• Ale krev chutná stejně jako čisté kovové železo ' chutná ' – tak jak je to potom vysvětleno?
• @LievenB Další dobrá otázka, o které jsem si myslel, že by se nakonec mohla objevit. Opravdu nevím '. Kationy železa v krvi mohou také katalyzovat tvorbu organických sloučenin s kovovým zápachem z lipidů nebo jiných látek přítomných v krvi a ústech. Chuť pochází převážně z vůně, nikoli z chuti (kupodivu).
• Našel jsem tento velmi zajímavý odkaz: phys.org/news80405535.html a já ' hádám, že ' je to stejné i s jinými kovy jako měď, …
• @LievenB Ukázalo se, že papír Angewandte Chemie se dotkl pachu krve. Také ' nedoporučuji příliš důvěřovat odkazu phys.org. Například zmiňuje, že ionty železa mají podivně záporný náboj.
• Vůně je asociativní: cítíme " sladkou " jídlo ne z cukru, ale z těkavých sloučenin, které se vyskytují, když se cukr za tepla rozkládá. Pouze proto, že jsme zažili vůni spojenou s ochutnávkou cukru (stále zbývá spousta nerozloženého cukru), myslíme si, že voní sladce.