Por que podemos sentir o cheiro de cobre?

Esta é uma boa pergunta, pois confronta uma experiência muito replicável e comum com um fato bem estabelecido, mas aparentemente contraditório. Como você esperava, o cheiro de metal não tem nada a ver com o metal realmente entrando em seu nariz, já que a maioria dos metais tem uma pressão de vapor muito baixa em temperaturas normais para permitir a detecção direta. O cheiro característico de metal, na verdade, é causado por substâncias orgânicas!

Houve foco no caso específico do cheiro de ferro (artigo de acesso gratuito!). Existem pelo menos duas maneiras pelas quais o ferro produz um cheiro metálico. Em primeiro lugar, as substâncias ácidas são capazes de corroer ferro e aço, liberando fósforo e átomos de carbono presentes no metal ou liga. Estes podem reagir para formar compostos organofosforados voláteis, como a metilfosfina ($ \ ce {H3CPH2} $, que tem um odor metálico / de alho em pequenas concentrações. Do artigo:

O odor metálico de “alho” (consulte as informações de apoio) do produto gasoso da dissolução ácida do ferro fundido é dominado por essas organofosfinas. Medimos um limiar de odor extremamente baixo para dois odorantes principais, metilfosfina e dimetilfosfina (6 e 3 ng P / m³, respectivamente, odor metálico de alho), que pertencem, portanto, aos odorantes mais potentes conhecidos. A fosfina ($ \ ce {PH3} $) não é importante para este odor porque descobrimos que tem um limite de detecção de odor muito mais alto (> 10⁶ ng / m³). Um atributo de “carboneto de cálcio” (ou “cal queimada” / “cimento”) do odor geral de “alho” é provavelmente causado por hidrocarbonetos insaturados (alcinos, alcadienos) que estão ligados a um alto teor de carbono conteúdo de ferro (Tabela 1, consulte Informações de apoio).

Além disso, Acontece que $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ íons (mas não $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $) são capazes de oxidar substâncias presentes nos óleos produzidos pela pele, a saber, peróxidos lipídicos. Uma pequena quantidade de $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ íons é produzida quando o ferro entra em contato com ácidos no suor. Estes então decompõem os óleos liberando uma mistura de cetonas e aldeídos com cadeias de carbono entre 6 e 10 átomos de comprimento. Em particular, a maior parte do cheiro de metal vem da cetona insaturada 1-octen-3-ona , que tem um odor fúngico / metálico mesmo em concentrações tão baixas como $ 1 \ \ mu g \ m ^ {- 3} $. Resumindo:

A pele suada corrói o metal de ferro para formar $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ íons reativos que são oxidados em segundos a $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ íons ao mesmo tempo em que reduz e decompõe peróxidos lipídicos existentes na pele em hidrocarbonetos de carbonila odoríferos que são percebidos como um odor metálico.

p> Nas informações de apoio para o artigo (também de acesso gratuito), os autores descrevem experimentos realizados com outros metais, incluindo cobre:

Comparação do metal de ferro com outros metais (cobre, latão, zinco, etc.): Quando metal de cobre sólido ou latão (liga de cobre-zinco) entrou em contato com a pele em vez de ferro, um odor metálico semelhante e padrão de pico de GC de hidrocarbonetos carbonílicos foi produzido e até um μmole / dm² de íon cuproso monovalente [$ \ ce {Cu +} $] foi detectado como um produto de corrosão (Figs de apoio S3 a S6) . O zinco, um metal que forma $ \ ce {Zn ^ {2 +}} $, mas não é estável $ \ ce {Zn +} $, hesitou em formar odor metálico, exceto no atrito muito forte do metal contra a pele (que poderia produzir monovalente metaestável $ \ ce {Zn +} $). O uso de testes de cores comuns para demonstrar diretamente na pele da palma humana a presença de íons de baixa valência (ferrosos e cuprosos) da corrosão de ligas de ferro, cobre e latão é mostrado na Figura de Apoio S6. O pó de alumina esfregado na pele não produziu odorantes significativos. Esses resultados fornecem evidências adicionais de que não é a evaporação do metal, mas a redução do peróxido de lipídio da pele e a decomposição por íons metálicos de baixa valência que produzem os odorantes.

Os últimos parágrafos do artigo resumem os resultados:

Em conclusão : 1) O odor metálico típico de “mofo” do metal de ferro em contato com a pele (epiderme) é causado por compostos de carbonila voláteis (aldeídos, cetonas) produzidos pela reação de peróxidos da pele com íons ferrosos ($ \ ce {Fe ^ {2+} } $) que se formam na corrosão do ferro mediada pelo suor. $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ íon contendo superfícies de metal, ferrugem, água potável, sangue etc., mas também cobre e latão, dão origem a um odor semelhante ao contato com a pele. A capacidade humana de detectar este odor é provavelmente resultado da capacidade evolucionária desenvolvida, mas amplamente adormecida, de cheirar sangue (“cheiro de sangue”).

2) O odor metálico de fósforo e “carbeto de alho” ferro fundido rico em carbono e aço sob ataque de ácido, é dominado por organofosfinas voláteis. Ferro fundido corrosivo é uma fonte ambiental de compostos C – P que pode levar a confusão na verificação e monitoramento da Convenção de Armas Químicas (ver também ref. [15])

À parte, pode ser por isso que às vezes as pessoas recomendam tirar cheiros fortes de suas mãos esfregando-as contra um objeto de metal. Embora provavelmente não funcione para alguns metais e para alguns compostos malcheirosos, é possível que o metal catalise a decomposição das substâncias malcheirosas em outras menos cheirosas.

Você pode ler um pouco mais neste artigo de imprensa sobre o estudo.

Comentários

• Mas o sangue tem gosto de ferro metálico puro ' tem gosto ' – então, como isso é explicado?
• @LievenB Outra boa pergunta, que pensei que poderia surgir eventualmente. Eu não ' realmente não sei. Talvez os cátions de ferro no sangue também possam catalisar a formação de compostos orgânicos com cheiro metálico de lipídios ou outras substâncias presentes no sangue e na boca. O sabor vem principalmente do olfato, não do sabor (curiosamente).
• Eu ' achei este link muito interessante: phys.org/news80405535.html e eu ' estou supondo que ' é o mesmo com outros metais como cobre, …
• @LievenB Acontece que o jornal da Angewandte Chemie tocou no cheiro de sangue. Além disso, eu não ' não recomendo confiar muito no link phys.org. Por exemplo, menciona que os íons de ferro têm uma carga negativa, estranhamente.
• O cheiro é associativo: nós cheiramos " doce " alimento não do açúcar, mas dos compostos voláteis que ocorrem quando o açúcar se decompõe sob o calor. Só porque sentimos o cheiro combinado com o gosto do açúcar (ainda há muito açúcar não decomposto) é que achamos que tem um cheiro doce.