¿Por qué podemos oler el cobre?

Esta es una buena pregunta, ya que confronta una experiencia común y muy replicable con un hecho bien establecido pero aparentemente contradictorio. Como esperaba, el olor a metal no tiene nada que ver con que el metal entre en su nariz, ya que la mayoría de los metales tienen una presión de vapor demasiado baja a temperaturas normales para permitir la detección directa. ¡El olor característico del metal, de hecho, es causado por sustancias orgánicas!

Se ha centrado la atención en el caso específico del olor a hierro (artículo de libre acceso!). Hay al menos dos formas en las que el hierro produce un olor metálico. En primer lugar, las sustancias ácidas son capaces de corroer el hierro y el acero, liberando átomos de fósforo y carbono presentes en el metal o la aleación. Estos pueden reaccionar para formar compuestos organofosforados volátiles como la metilfosfina ($ \ ce {H3CPH2} $ que tienen un olor a ajo / metálico en pequeñas concentraciones. Del artículo:

El olor metálico a «ajo» (ver Información complementaria) del producto gaseoso de la disolución ácida del hierro fundido está dominado por estas organofosfinas. Medimos un umbral de olor extremadamente bajo para dos odorantes clave, metilfosfina y dimetilfosfina (6 y 3 ng P / m³, respectivamente, olor a ajo metálico), que pertenecen por lo tanto a los odorantes más potentes conocidos. La fosfina ($ \ ce {PH3} $) no es importante para este olor porque encontramos que tiene un umbral de detección de olor mucho más alto (> 10⁶ ng / m³). Un atributo de «carburo de calcio» (o «cal quemada» / «cemento») del olor general a «ajo» es probablemente causado por hidrocarburos insaturados (alquinos, alcadienos) que están vinculados a un alto contenido de carbono contenido de hierro (Tabla 1, consulte la Información complementaria).

Además, resulta que los iones $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ (pero no $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $) son capaces de oxidar sustancias presentes en los aceites producidos por la piel, a saber, los peróxidos de lípidos. Se produce una pequeña cantidad de iones $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ cuando el hierro entra en contacto con los ácidos del sudor. Estos luego descomponen los aceites liberando una mezcla de cetonas y aldehídos con cadenas de carbono de entre 6 y 10 átomos de largo. En particular, la mayor parte del olor a metal proviene de la cetona insaturada 1-octen-3-one , que tiene un olor fúngico / metálico incluso en concentraciones tan bajas como $ 1 \ \ mu g \ m ^ {- 3} $. En resumen:

La piel sudorosa corroe el metal de hierro para formar iones $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ reactivos que se oxidan en segundos a $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ iones mientras que simultáneamente reduce y descompone los peróxidos de lípidos de la piel existentes en hidrocarburos carbonilo olorosos que se perciben como un olor metálico.

En la información de respaldo del artículo (también de acceso gratuito), los autores describen experimentos realizados con otros metales, incluido el cobre:

Comparación de hierro metálico con otros metales (cobre, latón, zinc, etc.): cuando el metal de cobre sólido o latón (aleación de cobre y zinc) entró en contacto con la piel en lugar de hierro, se produjo un olor metálico similar y un patrón de pico GC de hidrocarburos carbonilo y se detectó hasta un μmole / dm² de ion cuproso monovalente [$ \ ce {Cu +} $] como producto de corrosión (Figs. de apoyo S3 a S6) . El zinc, un metal que forma $ \ ce {Zn ^ {2 +}} $ pero no un $ \ ce {Zn +} $ estable, dudaba en formar un olor metálico, excepto por un roce muy fuerte del metal contra la piel (que podría producir monovalente metaestable $ \ ce {Zn +} $). El uso de pruebas de color comunes para demostrar directamente en la piel de la palma humana la presencia de iones de baja valencia (ferrosos y cuprosos) de la corrosión de aleaciones de hierro, cobre y latón se muestra en la Figura de apoyo S6. El polvo de alúmina frotado sobre la piel no produjo olores significativos. Estos resultados proporcionan evidencia adicional de que no es la evaporación del metal, sino la reducción del peróxido de lípidos de la piel y la descomposición por iones metálicos de baja valencia lo que produce los olores.

Los últimos párrafos del artículo resumen los hallazgos:

En conclusión : 1) El típico olor metálico «a humedad» del metal de hierro que toca la piel (epidermis) es causado por compuestos carbonílicos volátiles (aldehídos, cetonas) producidos por la reacción de peróxidos de la piel con iones ferrosos ($ \ ce {Fe ^ {2+} } $) que se forman en la corrosión del hierro mediada por el sudor. $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ iones que contienen superficies metálicas, óxido, agua potable, sangre, etc., pero también cobre y latón, dan lugar a un olor similar en contacto con la piel. La capacidad humana para detectar este olor es probablemente el resultado de la capacidad desarrollada evolutivamente pero en gran medida latente de oler la sangre («olor a sangre»).

2) El olor metálico «carburo de ajo» de fósforo y El hierro fundido rico en carbono y el acero atacado por el ácido, está dominado por organofosfinas volátiles. El hierro fundido corrosivo es una fuente ambiental de compuestos C – P que pueden generar confusión en la verificación y el monitoreo de la Convención sobre Armas Químicas (ver también ref. [15])

Como acotación al margen, esta puede ser la razón por la que a veces la gente recomienda quitarse los olores fuertes de las manos frotándolas contra un objeto metálico. Si bien es probable que no funcione para algunos metales y para algunos compuestos malolientes, es posible que el metal catalice la descomposición de las sustancias malolientes en otras que huelen menos fuerte.

Puede leer un poco más en este artículo de prensa sobre el estudio.

Comentarios

• Pero la sangre sabe a hierro metálico puro ' sabe ' – entonces, ¿cómo se explica eso?
• @LievenB Otra buena pregunta, que pensé que podría surgir eventualmente. Realmente no ' lo sé. Quizás los cationes de hierro en la sangre también puedan catalizar la formación de compuestos orgánicos con olor metálico a partir de lípidos u otras sustancias presentes en la sangre y la boca. El sabor proviene principalmente del olfato, no del gusto (por extraño que parezca).
• He ' he encontrado este enlace muy interesante: phys.org/news80405535.html y yo ' supongo que ' también es lo mismo con otros metales como el cobre, …
• @LievenB Resulta que el papel de Angewandte Chemie había tocado el olor a sangre. Además, no ' t recomiendo confiar demasiado en el enlace phys.org. Por ejemplo, menciona que los iones de hierro tienen una carga negativa, extrañamente.
• El olor es asociativo: olemos " dulce " alimento no del azúcar, sino de los compuestos volátiles que se producen cuando el azúcar se descompone con el calor. Solo porque experimentamos el olor junto con el sabor del azúcar (todavía queda mucho azúcar sin descomponer) creemos que huele dulce.