Kemičar u kući (#34): sol i šećer se vole

U serijalu „Kemičar u kući“ objavljujemo kemijske zanimljivosti iz svakodnevnog života. Želimo vam pokazati kako znanje kemije može svakome, pa i ne-kemičaru, pomoći u svakodnevnom životu.

Nenad Raos nedjelja, 30. svibnja 2021. u 06:00

Vole li se šećer i sol? Sjećam se kad sam jednom, zabunom, umočio jagodu u sol umjesto u šećer. Ogavna li okusa! Ili, zamislite, da to učinite s goveđom juhom, da je zasladite umjesto zasolite. Pa opet, u tijesto uvijek ide malo soli, pa i u tijesto za kolače. Ili, što mi kažu prave kavopije prave kave: u vodu za kavu uvijek treba staviti malo, sasvim malo soli.

Okus ima slabe veze s kemijom. Postoje, istina, iskustvena pravila koja kazuju koje funkcijske skupine čine kemijski spoj slatkim (npr. -OH, -NH2), a koje gorkim (-NO2, -SH i dr.), no o drugome što se nalazi u molekuli baš ništa ne kažu. Tako su slatki glicin i glicerin (glicerol), organski spojevi koji su po svom slatkom okusu (grč. glykys - sladak) dobili ime. No sladak je i otrovni olovni acetat („olovni šećer“) i još otrovniji etilen-glikol (opet jedan spoj, zapravo čitava klasa spojeva koja je dobila ime po slatkoći!), pa su se nekoć, pa i danas rabili za slađenje vina. Ima čak teorija da je Rimsko carstvo propalo zato što su Rimljani na taj način, olovnim acetatom, sladili vino, a svako malo izbije nekakva afera kada se otkrije da su vinari činili suha vina slatkima dodajući u njih antifriz (čitaj: etilen-glikol). A sol? Slana je i salitra. Zato su francuski, Napoleonovi vojnici pri povlačenju iz Rusije mogli barutom, umjesto solju, soliti konjetinu (čitaj: meso uginulih konja) nakon (ne prije!) pečenja na vatri.

No dobro, to su već suptilnosti francuske kuhinje. Ali kemičara ne zanimaju šećer i sol radi njihovog okusa nego zbog njihova kemijskog sastava, zbog njihove kemijske strukture. Na pravi pogled te dvije tvari nemaju ništa zajedničko, osim što su bijele i otapaju se u vodi (no to su već fizička, a ne kemijska svojstva). Sol se sastoji od natrija i klora, šećer od ugljika, kisika i vodika – prvoj je tvari formula NaCl, drugoj C12H10O5. Prava tvar, natrijev klorid, je ionski spoj, pa zapravo i nema molekule, nego samo ione, kako u krutom tako i u otopljenom i rastaljenom stanju, ione natrija, Na+, i ione klora, Cl-. S druge pak strane šećer je kovalentni spoj, on ima pravu molekulu, atome povezane kovalentnim vezana (C-C, C-H, C-O i O-H). No kemijska veza nije kraj kemije.

Osim prave, kovalentne veze postoji još jedna, desetak puta slabija veza koja veže atome u molekuli, ali i atome različitih molekula. Riječ je o vodikovoj vezi. Nažalost, u školi se obično ta veza uči samo kao veza koja drži molekule vode i zbog koje – jer se molekule vode čvrsto drže – H2O ima iznimno visoko ledište i vrelište. No ta, vodikova veza postoji i između molekula alkohola, ona se uspostavlja između molekula alkohola i molekula vode (zato se alkohol miješa s vodom u svim omjerima), ona učvršćuje molekule proteina i nukleinskih kiselina. I što da vam još kažem? Vodikova veza je tako široka tema i još toliko neistražena pojava da se, kažu, svake minute o njoj objavi jedan znanstveni rad. No vratimo se u kuhinju, ili – bolje rečeno – vratimo se za stol.

Piše meni čitatelj ove rubrike da zna staru metodu čišćenja mrlja od crnog vina (i ja sam za nju već čuo). Ako se vino polije po stolnjaku, odmah na mrlju treba nasuti sol.

U prvi čas nisam znao kako bih odgovorio na to pitanje. Stolnjak se sastoji od celuloze, a celuloza je opet polimer šećera (glukoze). Napišete li kemijsku jednadžbu pa na lijevoj strani napišete formulu NaCl i celuloze, na desnoj nećete dobiti ništa. Sol ne može kemijski reagirati sa celulozom ma da je s njom i žarite: celuloza će se na kraju pretvoriti u ugljen, ali će NaCl ostati nepromijenjen.

No onda mi padne na pamet spasonosna misao: vodikova veza! Jer ono što daje vinu boju (a prema nekim istraživanjima zdravstveno je najvrijedniji njegov sastojak) je reveratrol. Znao sam da je riječ o polifenolu, no kad mu vidjeh formulu nestade svake sumnje: u molekuli se nalaze tri hidroksilne, zapravo fenilne skupine, -OH. Te skupine s isto takvim, -OH skupinama celuloze grade vodikove veze. Veze se uspostavljaju između kisikovih atoma revertrola i vodikovih atoma celuloze, ili obratno. Ili bi se pak moglo reći da atomi kisika dviju molekula međusobno dijele vodikove atome. Vodikove veze što se uspostavljaju između molekula celuloze i revetrola drže molekule jednu uz drugu – i prave crvenu mrlju na bijelom stolnjaku.

Vodikova veza se ne bi uspostavila da veza između vodika i kisika (O-H) da nije polarizirana. To znači da na molekli kisika postoji višak negativnog, a na molekuli vodika višak pozitivnog naboja. Drugačije rečeno, veza O-H je dipol. A taj dipol ne privlači samo drugi dipol, drugu vezu O-H (stvarajući tako vodikovu vezu), nego i natrijeve, Na+, i kloridne, Cl-, ione. Vezivanje iona kuhinjske soli za atome -OH skupina molekula celuloze i reveratrola slabi vodikove veze među njima, a to znači da se molekule odvajaju – a stolnjak čisti od mrlja. Tako bih ja rekao prema svom kemijskom znanju i kemijskoj intuiciji. Je li baš tako trebalo bi pobliže istražiti – no tko da dade novac za istraživanje?

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu te, naravno, Bug online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, među njima i knjige  „Deset kemijskih pokusa koji su promijenili svijet“, koja je izišla 2000. godine kao prošireni katalog istoimene izložbe u zagrebačkom Tehničkom muzeju Nikola Tesla. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.