Kuhinja mnogo duguje kemiji, ali i kemija kuhinji. Tome svjedoči Marija Židovka, prva (al)kemičarka, koja je živjela u Egiptu u prvom stoljeću i po kojoj se i dan danas vodena kupelj (ime za kemičare) zove (za kuhare) bain Marie (bagnomaria) – grijanje lonca u kipućoj vodi (da u njemu nešto ne zagori). Tako je kemija, i to prva kemija, došla u kuhinju. No sredinom prošloga stoljeća kuhinja je došla u kemiju i to preko fizike, preko mikrovalne pećnice.

Prva se mikrovalna pećnica, pod imenom Radarange, pojavila na tržištu 1947. godine, no istom je sedamdesetih godina dovoljno pojeftinila da nađe svoje mjesto u svakoj boljoj kuhinji. A što je s kemičarima?  Za njih je to dostignuće radarske tehnologije postalo poznato tek 1986. godine, kada su ga počeli rabiti za svoje pokuse. Nije mi jasno zašto. Možda uzrok leži u konzervativnosti, možda u egzaktnosti, jer kemičar se trudi što vjernije slijediti naputak iz literature. Ako u propisu piše da treba grijati 2 sata na temperaturi od 85 ^oC i miješati magnetskom mješalicom, onda treba grijati dva sata na temperaturi od 85 ^oC i miješati magnetskom mješalicom. Radi li se drugačije, može biti da ispadne bolje, ali najvjerojatnije će ispati gore, jer oni koji su napisali propis sigurno su izabrali najbolju metodu od mnogih iskušanih. A grijanje i miješenje je u kemiji bitno. A evo zašto.

Da bi došlo do kemijske reakcije molekule se moraju sudariti. No nisu svi sudari jednaki. Molekule se trebaju sudariti pravom brzinom i u pravom položaju jedna prema drugoj. Zbog tog zahtjeva najveći broj sudara molekula (koje inače reagiraju) nema kemijskog učinka: samo će jedan od 10²² do 10²⁴ sudara molekula dovesti do njihova spajanja. A to što nastaje produktivnim sudarom molekula nije konačni produkt reakcije, nego kompleks čijim će se raspadom ili preslagivanjem atoma dovršiti kemijska reakcija pri čemu će nastati nove, stabilne molekule. Komplicirano do neba!

No i bez ulaženja u složenu problematiku mehanizama kemijskih reakcija, jasno je da će rezultat kemijskog pokusa ovisiti o brzini kojom se molekule sudaraju, a kako brzina gibanja molekula ovisi o temperaturi, jasno je da kemičar mora gledati na termometar (ili, bolje, uključiti termostat). Učestalost sudara, pa stoga i brzina kemijske reakcije, ovisi i o koncentraciji reaktanata i produkata, a to znači da otopinu treba dobro miješati.

Sve te probleme rješava mikrovalna pećnica. Kako?

Evo kako. Grijanje mikrovalne pećnice temelji na pojavi poznatoj kao dielektrično zagrijavanje (grijanje izolatora, dielektrika, elektromagnetskim poljem). Iza toga procesa krije se „rotacijski spektar molekule“, naime pojava da molekule apsorbiraju elektromagnetsko zračenje koristeći njegovu energiju za svoju rotaciju. (Kako svaki „molekulski rotor“ apsorbira specifične frekvencije zračenja, molekule se mogu prema tome spektroskopski identificirati).

Nešto slično događa se i sa zračenjem mikrovalne pećnice. Kada sadržaj mikrovalne pećnice apsorbira zračenje (frekvencije oko 2,45 GHz ili valne duljine oko 12 cm), molekule vode u njemu počinju se vrtiti oko svoje osi, a potom gubiti kinetičku energiju sudarajući se s drugim molekulama. Tako se rotacijsko gibanje pretvara u translacijsko, a translacijsko gibanje molekula samo je drugo ime za temperaturu. Rezultat: apsorpcijom mikrovalnog zračenja voda se zagrijava.

No nije sve tako jednostavno. Nije riječ o slobodnim molekulama u vodenoj pari, nego o molekulama u tekućoj vodi i ledu. Ni u jednom od ta dva agregatna stanja molekule vode se ne mogu slobodno kretati (ni okretati) jer su povezane vodikovim vezama. Posljedice su dobre za kuhara, a loše za spektroskopičara: voda apsorbira mnoge frekvencije mikrovalnog zračenja, a kako se slično ponašaju molekule ulja i masti, i njih će zagrijavati zračenje od 2,45 GHz.

I evo nas opet u kemijskom laboratoriju. Mikrovalno zračenje apsoribiraju sve molekule vode, a to znači da će u svakom i najmanjem djeliću tekućine biti jednaka temperatura. Rezultat? Otopina dvaju organskih spojeva (da ne kažem kojih) dala je zagrijavanjem tri produkta u približno istom iskorištenju. No kada je otopina stavljena u mikrovalnu pećnicu, ispao je samo jedan produkt – upravo onaj koji su kemičari željeli dobiti.

Živjela mikrovalna, rekli bi kemičari, ali što kažu kuhari? Mikrovalna pećnica je prava blagodat, jer njome je može brže i lakše zagrijati mlijeko, kava ili juha nego da se stave u lonac (a lonac treba i oprati). No velike nade koje su se polagale u to čudo tehnike prije pola stoljeća, naime da će mikrovalna pećnica istitnuti pećnicu na struju ili plin iz kuhinje, sasvim su se izjalovile. U mikrovalki se hrana može grijati, ali se ne može pržiti, a upravo je prženje ono što daje hrani – dekstrinacijom i Maillardovom reakcijom ugljikohidrata i proteina – osebujni, slasni okus.  

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. 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.