Kemičar u kući (#15): pazi na dozu – koncentracija je bitna

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, 6. rujna 2020. u 06:00

Otvorih ujutro radio, kad čujem – emisija za poljoprivrednike. Neki se vinar (podrumar) žali da je pokvario vino („ima nekakav bljutav okus“) zato što se poveo za savjetom da u vino, kako bi uklonio sumpor, stavi modru galicu, dakle bakrov(II) sulfat pentahidrat, CuSO4·5H2O, da budem sasvim egzaktan. Savjet je dobar, pomislih odmah, jer bakar taloži sulfide, a usto pripada onom malom broju kemijskih elemenata bez kojih naše tijelo ne može funkcionirati, pa nam stoga neće škoditi ako ga s vinom i malo popijemo. „Koliko ste je stavili?“, pita agronom, gost emisije. „Pa tako“, kaže naš vinar, „sasuo sam dvije-tri šake galice u bačvu“. Stručnjak, gost emisije, hvata se za glavu (ne vidim, ali zamišljam): „Trebali ste staviti samo gram po hektolitru!“ Drugim riječima, umjesto dvije-tri šake, trebao je staviti pola žličice. Modre galice, naravno. (Nekoć se modra galica, u prikladnoj koncentraciji, koristila kao emetik – sredstvo za poticanje povraćanja. Je li u rečenom vinu bila jednaka koncentracija CuSO4  nije mi poznato.)

Ili drugi primjer. Dobio naš kolega iz laboratorija drugi posao, u tvornici cementa, pa došao malo da nas obiđe i popriča što i kako radi. Prodaje sredstvo za ubrzavanje skrućivanja betona. I dođe mu reklamacija s gradilišta. Čim je došao, odmah je vidio što ih muči: na hrpi stoje naslagani bubnjevi s kamionske mješalice puni skrutnutog betona. Očito se skrutnuo prije nego što su ga stigli izliti. „Što ste radili?“, pita. „Kad smo izmiješali beton ubacili smo u bubanj pet-šest lopata ubrzivača.“ Naš se kemičar hvata za glavu (opet): „Za niste čitali deklaraciju? Zar ne znate čitati upute? Pa tamo lijepo piše: X grama po toni.“ Radnik s lopatom gleda ga u čudu: „Kaaaj?!  Kaj bumo solili?“

I soliti treba, ako treba, i više nego soliti. No umjesto da se čudimo kemičaru ili radniku, trebamo se najprije zapitati zašto je to tako, kako je moguće da tako malo tvari izazove tako velik učinak. Zašto primjerice životinje mogu nanjušiti plijen ili spolnog partnera kilometrima daleko. Odgovor je jednostavan: zato što su tvari, praktički govoreći, beskrajno djeljive.

Da biste razumjeli što mislim, podsjetit ću vas na jedinice u Međunarodnom sustavu jedinica (SI): metar, kilogram, sekunda i tako dalje. Metar je nešto što odgovara ljudskim mjerilima, visoki smo metar i nešto;  kilogram mesa je ono što pečemo u pečnici, sekunda je vrijeme potrebno da kažemo podužu riječ. No koja je jedinica u SI za množinu tvari, dakle za broj atoma? Učili smo kemiju, pa znamo: mol je Avogadrov broj atoma, a taj broj – Avogadrov broj – iznosi 6,022·1023 čestica (atoma, molekula, iona…) tj. 6 a iza njega još 23 znamenki. Ili 602 bilijuna milijardi, ili nešto više od pola milijuna milijardi milijardi. Mogao bih sada davati nekakve usporedbe, recimo „kad bi svi ljudi na svijetu tisuću godina godina činili…“, no ne bi imalo smisla –  jer taj broj, 6 sa 23 ništica je nepredočiv. I kad ima toliko mnogo atoma i molekula u jednom molu (tj. u nekoliko desetaka ili stotina grama tvari) jasno je da je praktički nemoguće dobiti nešto u tako čistom stanju da u tome ne bilo ničeg drugog. (Kao što sam već pisao, kemijska analiza je u mojoj kosi našla 0,001 ppm ili 1 ppb platine, tj. gram na tisuću tona. Unatoč tome, na milimetru vlasi nalazi se još uvijek 15 000 atoma platine.)

 Drugi razlog zašto male količine tvari mogu imati tako velik učinak je narav kemijskih reakcija. U našem tijelu djeluju biokatalizatori, enzimi, na koje tvari djeluju bilo pozitivno (kao njihovi sastavni djelovi, primjerice minerali i vitamini) ili negativno, kao inhibitori, dakle otrovi. Svi su enzimski sustavi povezani i organizam neće funkcionirati kako treba ako bilo koji od njih zakaže. To bismo mogli usporediti s putem kojeg smo naumili prijeći pješice. Nećemo ga uspjeti prijeći ako je netko srušio most baš kao i ako je netko maknuo brvno preko potoka. Našem tijelu treba dnevno 90 mg vitamina C, no samo 50 μg vitamina K. Iz toga izvesti zaključak da je vitamin C dvije tisuće puta  važniji od vitamina K bilo bi krivo. Nedostatak i jednog i drugog vitamina u hrani dovodi do avitaminoze, a naposljetku do smrti.

Ima još jedan, možda očitiji razlog zašto su neke tvari u izuzetno malim količinama djelotvorne. To su lančane kemijske reakcije. I baš kao što raspad jezgre jednog uranijeva atoma može dovesti do nuklearne eksplozije, tako i jedna molekula slobodnog radikala može dovesti do polimerizacije desetaka tisuća molekula – reakcija koju smo iskusili na svojim zubima kada smo dobili „lasersku plombu“. Moglo bi se još mnogo o ovoj temi  reći, no najvažnije je zapamtiti: „Bilo kojom da se kemikalijom služite, strogo se držite uputa.“ Narodna mudrost „Od viška glava ne boli“ u kemiji ne vrijedi. Od viška – ne samo vina – može glava i te kako boljeti. 

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.