Kemičar u kući (#16): opasnost od dima – duhanskog i onog drugog

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, 20. rujna 2020. u 06:00

U mome djetinjstvu, kada je bilo jako malo lijekova protiv bolova, a ljekarne su bile daleko, bio je vrlo popularan jedan narodni lijek protiv glavobolje i zubobolje. Lijek, ili bolje reći terapija, sastojala se u tome da se na upaljenu cigaretu stavi malo šećera, a onda dim – koji je pri tome nastao – povuče kroz nosnicu. Nikad nisam probao: jer kad sam bio mali nije me boljela glava (ni zub), a kad sam postao velik znao sam (i mogao) taj problem riješiti na bolji i primjereniji način.

O čemu se tu radi, teško je reći. Ili možda nije? Rekao bih da nije tajna u cigareti nego u šećeru, jer cigareta – točnije njezin pepeo, tj. kalijev karbonat u njemu – služi samo zato da bi šećer lakše gorio, dakle kao katalizator. Pri nepotpunom izgaranju šećera nastaju aromatski spojevi, a jedan od tih aromatskih spojeva, zapeo mi je za oko. Riječ je o metoksifuranu, koji se upotrebljava kao anestetik. On bi mogao nastati pirolizom šećera. Ili njemu slični spojevi, slične strukture i djelovanja. No to je samo (moja) hipoteza. Može biti i ne biti. Ne znamo ništa dok se ne istraži, dok netko ne napravi temeljitu kemijsku analizu dima koji nastaje kada se na vrh upaljene cigarete stavi malo šećera – no tko bi to i zašto činio?

Možda bi i činio, ali tko bi takav znanstveni projekt financirao. Onda bi se trebalo istražiti  učinkovitost rečene terapije. Prvo na štakorima, onda na ljudima. Sve skupa skupo, komplicirano, a nadasve birokratizirano. Nekoć je na pitanje što radi znanstvenik odgovarao „Pišem znanstveni rad“, danas odgovara: „Pišem znanstveni projekt“ (ili izvještaj za njega). No vratimo se kemiji.

Svi se organski spojevi, učili smo u školi, grijanjem bez prisustva zraka (pri temperaturi od 400 do 600 oC) pretvaraju u ugljen (ili, preciznije, u grafit). No taj proces teče postepeno. Organski spojevi gube dušik, kisik i vodik  pa od njih nastaju novi organski spojevi s, razumije se, manje dušika, kisika i vodika. Pritom se stvaraju dvostruke veze među ugljikovim atomima (C=C) da bi na kraju nastale molekule od samih ugljikovih atoma međusobno povezanih u obliku pčelinjeg saća. To bi bila struktura grafita.

No negdje na pola puta između šećera i grafita stoji jedna vrlo široka i raznolika klasa organskih spojeva koji se zovu policiklički aromatski ugljikovodici, PAU, a poznati su i pod engleskom kraticom PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons). Struktura im je vrlo jednostavna: sastoje se od sljepljenih šesteročlanih (benzenskih) prstena, C6H6. Prvi im je predstavnik svima nam poznati naftelen (naftalin), C10H8. On se sastoji od dva sraštena prstena. A posljednji? Tko će ga znati. Godine 1985. naši su kemičari izdali knjigu u kojoj su ispisali desetke stranica mogućih struktura takvih spojeva i, naravno, izveli algoritam za njihovo generiranje. Od dva prstena može se složiti jedna struktura (naftalen), od tri prstena tri strukture, od četiri prstena sedam, od pet prstena 22, od šest prstena 81, od sedam 331…

No pustimo kemičare da prebrojavaju svoje molekule, a mi se vratimo dimu. U dimu se nalazi katran, a katran sadrži stotine policikličkih aromatskih ugljikovodika. Ti su ugljikovodici ili, bolje rečeno, katrani bili prvi poznati kancerogeni. Za njih se znalo još u 19. stoljeću kada se vidjelo da dimnjačari često oboljevaju (i umiru) od raka testisa. Da se razumijemo, nisu se onda dimnjaci čistili kao danas, kuglom i četkom, nego je dimnjačar ušao i dimnjak i praktički ga svojim tijelom čistio. Još se sjećam arije iz Brittenove („dječje“) opere Dimnjačar: „Ja u dimnjak neću ići, nemojte me tamo slati.“ Dakako, djeca su bila najbolja za taj posao, jer su se mogla uvući u svaki dimnjak.

Danas se dimnjaka ne trebamo bojati, pa opet nas ti nesretni PAU ili PAH vrebaju iz svakog ugla. Ima ih u dimu iz automobilskog ispušnika, a još više u dimu koji nastaje kada se pali motorno ulje ili guma. Nalaze se i u „prirodnoj“ hrani, naime u hrani s roštilja i onoj sušenoj na dimu. Još ih više ima u dimu cigarete, pa se upravo tim spojevima (popularnom katranu) može pripisati najveća opasnost od pušenja.

Na kraju samo ostao dužan odgovora jednom našem čitatelju. On me naime pita jesu li štetne „cigarete bez dima“, naime duhanski inhalanti (e-cigarete) koji sve više zamjenjuju prave cigarete. Pogledao sam sastav. U njima ima glicerola, koji je sasvim sigurno bezopasan jer je to kemijski spoj koji svaki dan jedemo (nalazi se vezan u ulju i masti, a slobodan u vinu). Isto bi se moglo reći i za drugi sastojak, propilen-glikol. Nikotin međutim ide pod otrove, čak jake: letalna doza iznosi samo 60 miligrama. Iako toliko nikotina može biti već u tri cigarete, pušači apsorbiraju dnevno tek nekoliko miligrama nikotina. Istina, dugotrajno izlaganje nikotinu nije bez štetnih posljedica, a pirolizom glicerola i propilen-glikola (jer se "magla" zagrijava) mogu nastati štetni produkti (formaldehid, akrolein i dr.), no sve je to daleko manje štetno od katrana – PAU  ili PAH. A toga u „cigaretama bez dima“ nema.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda,  a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.