Perché possiamo sentire lodore del rame?

Questa è una bella domanda, in quanto mette a confronto unesperienza molto replicabile e comune con un fatto ben stabilito ma apparentemente contraddittorio. Come ti aspettavi, lodore del metallo non ha nulla a che fare con il metallo che entra effettivamente nel tuo naso, poiché la maggior parte dei metalli ha una pressione del vapore troppo bassa a temperature normali per consentire il rilevamento diretto. Lodore caratteristico del metallo, infatti, è provocato dalle sostanze organiche!

Ci si è concentrati sul caso specifico del odore di ferro (articolo ad accesso gratuito!). Ci sono almeno due modi in cui il ferro produce un odore metallico. In primo luogo, le sostanze acide sono in grado di corrodere il ferro e lacciaio, liberando fosforo e atomi di carbonio presenti nel metallo o nella lega. Questi possono reagire per formare composti organofosforici volatili come la metilfosfina ($ \ ce {H3CPH2} $ che hanno un odore di aglio / metallico a piccole concentrazioni. Dallarticolo:

Lodore metallico dell “aglio” (vedere le informazioni di supporto) del prodotto gassoso dalla dissoluzione acida della ghisa è dominato da queste organofosfine. Abbiamo misurato una soglia olfattiva estremamente bassa per due odoranti chiave, metilfosfina e dimetilfosfina (6 e 3 ng P / m³, rispettivamente, odore metallico di aglio), che appartengono quindi agli odori più potenti conosciuti. La fosfina ($ \ ce {PH3} $) non è importante per questo odore perché abbiamo riscontrato che ha una soglia di rilevamento degli odori molto più alta (> 10⁶ ng / m³). Un attributo “carburo di calcio” (o “calce bruciata” / “cemento”) dellodore generale “aglio” è probabilmente causato da idrocarburi insaturi (alchini, alcadieni) che sono legati ad un alto tenore di carbonio contenuto di ferro (Tabella 1, vedere Informazioni di supporto).

Inoltre, si scopre che gli $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ ioni (ma non $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $) sono in grado di ossidare le sostanze presenti negli oli prodotti dalla pelle, cioè i perossidi lipidici. Quando il ferro viene a contatto con gli acidi del sudore, viene prodotta una piccola quantità di ioni $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $. Questi poi decompongono gli oli rilasciando una miscela di chetoni e aldeidi con catene di carbonio lunghe da 6 a 10 atomi. In particolare, la maggior parte dellodore del metallo proviene dal chetone insaturo 1-octen-3-one , che ha un odore fungino / metallico anche a concentrazioni basse come $ 1 \ \ mu g \ m ^ {- 3} $. In breve:

La pelle sudata corrode il ferro metallico per formare $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ ioni reattivi che vengono ossidati in pochi secondi a $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ ioni riducendo e decomponendo contemporaneamente i perossidi lipidici presenti nella pelle in idrocarburi carbonilici odorosi che sono percepiti come un odore metallico.

Nelle le informazioni di supporto per larticolo (anchesse ad accesso libero), gli autori descrivono esperimenti eseguiti con altri metalli, compreso il rame:

Confronto del ferro metallico con altri metalli (rame, ottone, zinco, ecc.): quando il rame metallico solido o lottone (lega rame-zinco) è stato a contatto con la pelle anziché ferro, un odore metallico simile e un modello di picco GC di idrocarburi carbonilici è stato prodotto e fino a un μmole / dm² di ione rameoso monovalente [$ \ ce {Cu +} $] è stato rilevato come prodotto di corrosione (Figure di supporto da S3 a S6) . Lo zinco, un metallo che forma $ \ ce {Zn ^ {2 +}} $ ma non stabile $ \ ce {Zn +} $, era riluttante a formare un odore metallico, tranne che per uno sfregamento molto forte del metallo contro la pelle (che potrebbe produrre metastabile monovalente $ \ ce {Zn +} $). Nella figura di supporto S6 è mostrato luso di comuni test del colore per dimostrare direttamente sulla pelle del palmo umano la presenza di ioni a bassa valenza (ferrosi e rameosi) dalla corrosione delle leghe di ferro, rame e ottone. La polvere di allumina strofinata sulla pelle non produceva odori significativi. Questi risultati forniscono unulteriore prova che non è levaporazione del metallo, ma la riduzione e la decomposizione del perossido lipidico della pelle da parte di ioni metallici a bassa valenza che produce gli odori.

Gli ultimi paragrafi dellarticolo riassumono i risultati:

In conclusione : 1) Il tipico odore metallico di “muffa” del metallo ferroso che tocca la pelle (epidermide) è causato da composti carbonilici volatili (aldeidi, chetoni) prodotti dalla reazione dei perossidi della pelle con ioni ferrosi ($ \ ce {Fe ^ {2+} } $) che si formano nella corrosione del ferro mediata dal sudore. $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ ioni contenenti superfici metalliche, ruggine, acqua potabile, sangue ecc., ma anche rame e ottone, danno origine a un odore simile a contatto con la pelle. La capacità umana di rilevare questo odore è probabilmente il risultato della capacità evolutivamente sviluppata ma in gran parte dormiente di sentire lodore del sangue (“profumo di sangue”).

2) Lodore metallico “carburo di aglio” di fosforo e La ghisa ricca di carbonio e lacciaio sotto attacco da parte dellacido sono dominati da organofosfine volatili. La corrosione della ghisa è una fonte ambientale di composti C – P che può creare confusione nella verifica e nel monitoraggio della Convenzione sulle armi chimiche (vedere anche rif. [15])

Per inciso, questo potrebbe essere il motivo per cui a volte le persone consigliano di eliminare gli odori forti dalle mani strofinandole contro un oggetto di metallo. Anche se probabilmente non funziona per alcuni metalli e per alcuni composti maleodoranti, è possibile che il metallo catalizzi la decomposizione delle sostanze maleodoranti in sostanze meno odorose.

Puoi leggere un po di più in questo articolo per la stampa sullo studio.

Commenti

• Ma il sangue sa di puro ferro metallico ' ha un sapore ' – quindi come viene spiegato?
• @LievenB Unaltra bella domanda, che ho pensato potrebbe apparire alla fine. Non ' veramente lo so. Forse i cationi di ferro nel sangue possono anche catalizzare la formazione di composti organici dallodore metallico da lipidi o altre sostanze presenti nel sangue e nella bocca. Il sapore deriva principalmente dallodore, non dal gusto (stranamente).
• ' ho trovato questo collegamento molto interessante: phys.org/news80405535.html e ' immagino che ' sia lo stesso anche con altri metalli come il rame, …
• @LievenB Si scopre che il giornale di Angewandte Chemie aveva toccato lodore del sangue. Inoltre, non ' consiglio di fidarti troppo del link di phys.org. Ad esempio, afferma che gli ioni di ferro hanno una carica negativa, stranamente.
• Lodore è associativo: sentiamo " dolce " cibo non dallo zucchero, ma dai composti volatili che si formano quando lo zucchero si rompe sotto il calore. Solo perché abbiamo sperimentato lodore abbinato allassaggio dello zucchero (cè ancora molto zucchero non scomposto rimasto) pensiamo che abbia un odore dolce.