Negdje na studiju kemije ili neposredno nakon njega čuo sam za zgodu koja se dogodila u Engleskoj ili Americi, ne sjećam se više gdje, kada je oglašeno predavanje „Reakcije slobodnih radikala (Reactions of free radicals)“. Slušatelja je bilo kao u priči, no samo dok predavač nije izgovorio prvu rečenicu. Kakvo razočarenje! Došli su čuti predavanje o politici, a dobili predavanje iz kemije. Što ima zajedničko kemija i politika?

Imaju zajednički korijen riječi, latinsku riječi radix – korijen. Radikali žele provesti radikalne (korjenite) promjene u politici, ali što hoće slobodni radikali, ili samo radikali (po novoj terminologiji) u kemiji? Radikalno promijeniti strukturu molekula? Moglo bi se i tako reći, no ta nas etimologija vodi na krivi trag. Radikali u kemiji nemaju veze s pridjevom radikalan, ali imaju veze – kao što rekoh – s imenicom radix.

Kada su kemičari u 19. stoljeću počeli istraživati organske spojeve, uočili su da se jedan dio molekule mijenja, a drugi ne. Analogno riječima koje se sastoje od osnove (korijena) i nastavka (sufiksa), tako se i molekule organskih spojeva sastoje od nepromjenjivog radikala na koji se može vezati ova ili ona funkcijska skupina. Primjer? Radikal metana je CH₃-, a na njega se mogu vezati skupine -OH (metanol), -COOH (mravlja kiselina), -NH₂ (aminometan) i mnoge druge. Iako se teorija pokazala netočnom, jer se i radikali mogu mijenjati (što kemičari tada još nisu znali), zbog tih se, čisto povijesnih razloga, još i danas metilna, etilna, propilna, butilna i mnoge druge slične skupine označavaju slovom R, jasno je, prema latinskoj riječi radix.

No onda je kemija kročila u nove pobjede nad tajnama prirode, pa su otkrivene molekule (bolje je reći „molekulske vrste“) koje su imale formule kao prijašnji radikali, npr. CH₃. To više nisu bili dijelovi molekula, nego nevezane, slobodne nakupine atoma, pa su onda – da bi se razlikovale od radikala prve vrste – nazvane „slobodni radikali“. Kako je to moguće?

Moguće je jer te nove molekulske vrste imaju nespareni elektron, pa se tako i pišu, npr. CH₃^●, OH^●, Cl^●, H^● itd., gdje točka (^●) označava upravo taj nespareni elektron. Jasno je: svaki elektron teži da se spari, pa su stoga radikali izuzetno reaktivni, a njihove su reakcije, reakcije slobodnih radikala, vrlo neselektivne i brze, mnogo brže od slušatelja koji su bježali s nenadanog predavanja o njima.

Te reakcije imaju tri faze. Prva je faza započinjanje (inicijacija). Djelovanjem zračenja ili nekog drugog agensa molekule se cijepaju na radikale. Druga se faza zove propagacija. Radikali napadaju molekule, nastojeći od njih otrgnuti neki, najčešće vodikov atom, kako bi sparili svoj elektron. No kako ukupan broj elektrona mora ostati neparan, od molekule nastaje novi radikal. On opet reagira s molekulama, pretvarajući sebe u molekulu, a njih u radikale. I tako se to ponavlja mnogo tisuća puta sve dok se dva radikala ne sretnu, spare svoje elektrone i pretvore u stabilnu molekulu. Ta se posljednja faza zove terminacija.

Reakcijama slobodnih radikala nastaju vinilni polimeri, što je dobro, no nije dobro kad do takvih reakcija dolazi tamo gdje ne treba. One su korijen sviju zala: krive su za radijacijsku bolest, za rak, za starenje stanica... Riječ je o tome da od kisika, O₂, i vode, H₂O, nastaju radikali (reaktivne kisikove vrste) koji djeluju u zraku, ali i u našem tijelu. Njihovo djelovanje u zraku je dobro, jer čiste zrak od štetnih plinova (npr. od metana) i mikroba, no nije dobro što se reakcije radikala zbivaju i u našem tijelu, jer to dovodi do oštećenja molekula DNA i molekukla lipida. U organizmu postoje enzimski sustavi koji ih uklanjaju, ali i molekule koje u reakcijama s njima ne stvaraju nove radikale – molekule antioksidansa.

Antioksidansi su u kemijskom smislu polifenoli, spojevi s više skupina -OH vezanih za jedan ili više benzenskih prstena. Ima više mehanizama kako polifenoli uklanjaju radikale, no to čitatelja ovog priloga ne bi trebalo zanimati – najvažnije je znati da što ima više polifenola u hrani, to će u tijelu biti manje radikala, pa stoga i manje njihovog pogubnog djelovanja.

Na kraju treba reći da slobodni radikali nisu nekakve tajnovite tvari, o kojima se ništa pouzdano ne može znati. Njihove su reakcije, istina, vrlo komplicirane, pa je kemičarima trebalo dugo da ih istraže iako su – ironijom povijesti – upravo te reakcije obilježile kemiju, pa i ljudsku civilizaciju: kemijske reakcije koje zbivaju u vatri upravo su reakcije slobodnih radikala.

Nenad Raos 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), ABC tehnike, Smib, Modru lastu te, naravno, Bug online.Sada piše za časopise Čovjek i svemir, Meridijane te mrežne stranice Panopticum, kojima je glavni urednik, Autor je više stručnih  i 14 znanstveno-popularnih knjiga, posljednja je „Kemija – muza arhitekture“, koju je napisao u koautorstvu s arhitektom Zvonkom Pađanom. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.