Kiedyś w laboratorium... (4.)

Chromatogram krążkowy podczas analizy aminokwasów:
Wywoływane roztworem ninhydryny. Wygląda jak horoskop.

OH, ten tlen!

W temacie modyfikowanej przecudnymi sprzętami wody bzdur krąży mnóstwo, i doprawdy nie sposób wszystkiego krótko omówić, ale w tej notce zajmę się jednym szczególnym aspektem, jak zwykle związanym z liczeniem na niewiedzę konsumenta.

Aby zapewnić klienta, że ich filtry/uzdatniacze/elektrolizery/magiczne podstawki mają szczególnie korzystne działanie, producenci takich urządzeń mówią wszystkim chętnym, że robią one z wodą coś szczególnego. Nie wystarczy, aby woda po przepuszczeniu przez nie była po prostu czysta, woda taka musi jeszcze mieć unikatową strukturę, być nasyconą kosmicznymi energiami albo mieć właściwości lecznicze. Co do tego co miałoby wywoływać takie jej własności, to akurat zależy on aktualnych trendów. Jeszcze w latach 30. można było kupić radonowane filtry, które miały nasycić wodę dobroczynną promieniotwórczością. Dziś najczęściej woda ma mieć niezwykłą strukturę, dzięki której wypłucze toksyny z organizmu, odświeży cerę, zapobiegnie powstawaniu wolnych rodników, a co najważniejsze - natleni organizm.
Jest to zresztą paradoks - wolne rodniki powstają w reakcjach utlenienia, więc usunąć jedno i dostarczyć drugie za jednym zamachem się nie da.

Do tej grupy sprzętów należą z pewnością domowe elektrolizery, sprzedawane jako generatory żywej wody, wody kwaśnej lub wody alkalicznej. Składają się one z prostownika, dwóch stalowych elektrod i membrany oddzielającej przestrzeń wokół anody od przestrzeni wokół katody. Podczas elektrolizy powstają w nich roztwory o odczynie kwaśnym lub zasadowym, zawierające wodorotlenki minerałów zawartych w wodzie lub kwas solny, z domieszką soli metalu z którego wykonano elektrodę. Dlaczego ludzie od kilkudziesięciu lat dają się na to nabrać, jest chyba oczywiste - tajniki elektrolizy są w szkołach omawiane na tyle pobieżnie, że człowiek dorosły nic już z nich nie pamięta.

I oto na stronie jednego z producentów takiego membranowego elektrolizera, znalazłem taki fragment:

Zawartość tlenu w wodzie zależy od wartości pH wody. Jak wiadomo cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru.
Gdy proporcje te są idealne to znaczy gdy ilość jonów H+ jest identyczna jak ilość jonów OH – mamy do czynienia z wodą o pH=7 czyli obojętną.
Gdy ilość jonów OH- jest większa niż ilość H+ mamy do czynienia z wodą alkaliczną. W odwrotnej sytuacji (więcej H+ niż OH-) woda jest kwaśna.
Jony OH- są połączone z alkalicznymi minerałami. I zobacz co się dzieje. Dwie grupy OH- mogą stworzyć jedną cząsteczkę wody i dać jeden atom tlenu. Dodatkową korzyścią jest fakt, że minerał zostaje wykorzystany do neutralizacji toksycznych kwaśnych odpadów.
Krew o pH 7,45 zawiera o 64,9% więcej tlenu niż krew o pH 7,3. To ogromna różnica, pomimo niewielkiej zmiany pH krwi.
(...)
Wolne rodniki tlenowe to cząsteczki albo jony, którym na zewnętrznej orbicie brakuje jednego elektronu. Dążąc do natychmiastowego uzupełnienia braku, wolny rodnik uszkadza inną cząsteczkę pozbawiając ją elektronu. (...) Ujemny potencjał wody alkalicznej wykazuje bardzo silne właściwości przeciw utleniające. Po prostu woda alkaliczna zawiera bardzo dużo wolnych elektronów, które w każdej chwili mogą być oddane każdemu napotkanemu wolnemu rodnikowi. Zamiast śmieci więcej tlenu W wyniku przyłączenia wolnego elektronu z wody alkalicznej powstaje stabilna cząsteczka tlenu (O2). Korzyść wobec tego podwójna: zneutralizowany wolny rodnik (komórki uratowane przed zniszczeniem) oraz zwiększona zawartość życiodajnego tlenu we krwi. [1]

W wodzie alkalicznej dominują negatywne jony OH-, tj. w wodzie jest jedyny atom tlenu cząsteczki wody. Dlatego, pijąc wodę alkaliczną organizm otrzymuje dodatkową dawkę tlenu. A gdzie tlen, tam i życie, energia[2]

No no, bardzo ciekawe. Tylko że jak zwykle jest całkiem inaczej.
Czy woda zasadowa zawiera więcej tlenu? W zwykłej wodzie mamy H2O a tu OH, więc jeden wodór mniej, wydawałoby się więc, że zastąpienie części cząsteczek wody, anionami hydroksylowymi, powinno zwiększyć zawartość tlenu. Ale czy o 60%?

Skala pH służy do określenia kwasowości roztworu. Określa stężenie powstających w dysocjacji kwasów jonów wodorowych, a dokładniej jonów hydroniowych H3O+, jako że samodzielne protony w roztworach nie występują (w związku z czym w zasadzie powinna to być skala pH3O, ale ze względów historycznych utarło się stosować takie oznaczenie). Stężenia te w większości przypadków wyrażają się w wartościach ułamkowych, niższych od jedynki i w związku z tym zapisanie stężenia wprost jest niezupełnie wygodne. Dla kwasu o pH 3, jony hydroniowe mają stężenie 0,001 mol/l, dla obojętnej wody o pH 7, jest to stężenie 0,0000001 a dla zasady o pH 13 jest to 0,0000000000001 mol/l. Posługiwanie się takimi zapisami jest niewygodne, dlatego dla uproszczenia przyjęto skalę logarytmiczną, w której kwasowość to ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia.
Logarytm z kolei, to liczbowa wartość potęgi do której musimy podnieść dziesięć aby otrzymać logarytmowaną liczbę. A więc jeśli 1000 = 10^3, to log 1000 = 3. W tym przypadku dla wartości niższych od jedynki wychodziłyby nam liczby ujemne, dlatego stosuje się logarytm ujemny ( wtedy -[-3] = 3). I po co to wszystko objaśniać? Ano po to, że w tych szczegółach tkwi mały diabełek, przez którego sprawa natlenienia organizmu zasadową wodą staje się nieoczywista.

Obliczmy jak, poprzez samą zmianę pH, zmienia się zawartość tlenu w wodzie. Dla uproszczenia będziemy liczyć to dla jednego mola, a więc dla 6,02221 x 10^23 atomów, co odpowiada ilości 18 ml wody. Policzmy procentową zawartość tlenu w wodzie. Mamy tu jeden mol tlenu, czyli 16 g na jeden mol wody czyli 18 g, więc: 16/18 *100% = 88,888% masowych. Taka czysta woda ma pH = 7, co oznacza, że zawiera 10^-7 jonów oksoniowych i 10^-7 jonów hydroksylowych.
Teraz dodajmy jakiejś zasady i zwiększmy jej pH do 11.
11 to o ponad połowę więcej niż 7, co więcej, stężenie jonów hydroksylowych zwiększyło się o cztery rzędy wielkości, a więc sporo. W wielkościach bezwzględnych będzie to różnica z 0,0000001 mol/l do 0,001 mol/l. Naszych jonów OH- jest zatem w roztworze dokładnie jeden promil, co nie stanowi dużej wielkości. Jaka jest teraz procentowa zawartość tlenu? Przyjmujemy, że wszystkie te dodatkowe jony OH- pochodzą z naszej zasady, i pamiętamy, że liczymy parametry dla 0,018 litra a nie 1l, nie mamy więc do czynienia z 0,001 mol lecz z 0,000018 mola.
Mamy tu zatem 1+ 0,000018 mola tlenu, co stanowi 16,000288 g, na 1mol wody + 0,000018 mol jonów OH, co stanowi 18,0003 g, zatem: 16,000288/18,0003 *100% = 88,889% masowych.
Zatem zawartość tlenu wzrosła nam o jedną setną procenta. To mało.

Oczywiście ze wzrostem pH i zawartość tlenu będzie nam rosła, ale już roztwory o pH 11 są silnie żrące, więc siłą rzeczy ich spożywanie będzie szkodliwe. Zresztą, tlen w jonie hydroksylowym jest silnie związany, zbyt silnie, aby stanowić źródło dla oddychania komórkowego.

Skąd więc te 60%? Dotyczą one oczywiście krwi, a związane są z całkiem innym mechanizmem. To jak silnie tlen może być związany z hemoglobiną, zależy od pH krwi, wskutek efektu Bohra, więc w krwi o pH 7,3 rzeczywiście może być 60% mniej tlenu niż we krwi 7,45, ale nie będzie to związane z niższym stężeniem jonów OH, a z właściwościami hemoglobiny.
Czy jednak picie zasadowych roztworów, zwiększy pH krwi i zawartość tlenu? Nasz organizm stara się utrzymać kwasowość krwi na stałym poziomie. Ma do tego kupę interesujących mechanizmów, które przeciwdziałają zarówno zakwaszeniu jak i alkalizacji krwi, dlatego picie zasadowej wody nie powinno niczego zmieniać. Gdyby zaś zmieniło odczyn krwi na bardziej alkaliczny, miałoby to bardzo szkodliwy wpływ.

No dobra, a zatem odczyn krwi i soków komórkowych się nam nie zmieni, ale co z tymi właściwościami przeciw utleniającymi?

Wolne rodniki to atomy lub cząsteczki, zawierające jeden elektron nie do pary. Może to być elektron nadmiarowy lub pozbawiony drugiego, zwykle rzecz dotyczy tego drugiego przypadku. Elektrony bowiem charakteryzują się spinem, czyli kierunkiem orientacji ich pola magnetycznego, i może on przyjmować wartości + lub -1/2. Elektrony w atomach lub cząsteczkach starają się parować tak, że jeden ma spin dodatni a drugi ujemny. Jeśli przydamy atomowi dodatkowy elektron, bądź jeden usuniemy, ten jeden bez pary będzie szukał drugiego. Taki rodnik będzie zatem reagował z innymi cząsteczkami zabierając lub oddając elektron i bardzo często wywołując tym reakcję, na przykład utlenienie DNA czy redukcję jakiegoś enzymu.

Czy woda alkaliczna zawiera dużo wolnych elektronów, "parujących" wolne rodniki? Skądże, gdyby zresztą zawierała, byłaby szkodliwa. Patrzcie na definicję - jeśli elektron jest jeden i nie ma pary, to taka cząstka jest rodnikiem. Coś takiego jak wolny elektron w roztworze (elektron zhydratowany) istnieje, ale ponieważ jest to jeden elektron, sam jest rodnikiem i to silnym. W reakcji wolnego rodnika z jonem hydroksylowym nie powstanie tlen, lecz... rodnik hydroksylowy. A ten jest uważany za wyjątkowo szkodliwy.

Różnica między cząsteczką wody, jonem i rodnikiem hydroksylowym.
Kopkami oznaczyłem elektrony.

Ów ujemny potencjał na który się powołują mówi nam o czymś całkiem innym. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny (ORP) to zdolność układu do oddawania lub przyjmowania elektronów. Potencjał układów jest mierzony względem potencjału standardowej elektrody wodorowej. Ujemna wartość nie świadczy zatem o ujemnym ładunku czy obecności elektronów, a jedynie, że potencjał układu jest od potencjału porównawczego niższy.
Wartość ORP w dużym stopniu zależy od pH i spada wraz ze wzrostem alkaliczności. A teraz najważniejsze - ujemny potencjał roztworów zasadowych sprzyja reakcjom utleniania! A więc całkiem na odwrót niż podaje producent elektrolizera.


A korzystając z okazji, życzę wszystkim przeglądającym miłych, rodzinnych i w pełnym tych słów znaczeniu niezapomnianych świąt
Nie całkiem
bez chemii.
------------
[1] http://filtry-do-wody-aquarion.pl/woda/wiecej-tlenu/
[2] http://sklep.jonizowanawoda.pl/przeplywowy-filtr-jonizator-aschbach,id4.html

* http://slownik.ekologia.pl
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Skala_pH

Polecam też artykuł pH-owa jednostka na stronie Tomasza Płucińskiego

Czad

Zaczyna się sezon grzewczy, dlatego dobrze jest napisać coś o sprawie w prawdzie znanej, ale jak pokazują statystyki zapominanej, mianowicie o tlenku węgla.

Tlenek węgla jest związkiem węgla na stopniu utlenienia II, rzadziej występującym w przyrodzie. Zwykle we wzorach tej cząsteczki zaznacza się, że między tlenem a węglem znajdują się dwa wiązania, jednak badania pokazały że mamy do czynienia z niepełnym wiązaniem potrójnym. Ten nietypowy dla tlenu stan wiąże się z przesunięciem jednej z wolnych par elektronowych tlenu, i utworzeniem wiązania koordynacyjnego. Ot taka ciekawostka.

Tlenek węgla powstaje podczas spalania związków organicznych, przy niedostatecznym dostępie tlenu. Jest gazem bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu. Dawniej, gdy do ogrzewania mieszkań i oświetlania ulic używano gazu świetlnego, zawierającego bardzo dużo tlenku węgla, jedynym ostrzeżeniem był zapach spalenizny, często jednak spaliny, zwłaszcza te z piecyków gazowych, są bezwonne. Szacuje się że przy niedostatecznej wentylacji, piecyk gazowy może w ciągu minuty wytworzyć śmiertelną ilość czadu - a niestety często bywa że tego typu piecyki montowane są w łazienkach pozbawionych wywietrzników, stąd często słyszy się o zaczadzeniu w tym miejscu. Bywa też, że wentylacja ulegnie awarii, czy to w skutek warunków pogodowych, czy zatkania kurzem, czy nawet wskutek niewłaściwie przeprowadzanego remontu. Dlaczego jednak czad jest tak niebezpieczny?

Wszystko to wiąże się z naszą krwią, a dokładniej z sposobem przenoszenia tlenu. Już tu kiedyś opisywałem budowę hemoglobiny - białko globinowe połączone z Hemem, zawierającym w pierścieniu porfirynowym skompleksowany atom żelaza dwuwartościowego. Atom taki może tworzyć kompleksy z sześcioma ligandami - w tym przypadku cztery miejsca zajmują azoty pierścienia, piąte białko globinowe a szóste może wiązać inne cząsteczki. Na przykład tlen.
Gdy krew, porozdzielana w naczynkach włosowatych znajdzie się w płucach, wiąże tlen tworząc oksyhemoglobinę:

Hb + O2 → oxHb

Ponieważ ciśnienie cząstkowe tlenu we krwi w pęcherzykach płucnych (a zatem jego stężenie) jest wysokie, równowaga reakcji jest silnie przesunięta w prawo, a zatem oksyhemoglobina jest trwalsza. Gdy natlenowana krew znajdzie się jednak wśród potrzebujących go tkanek, a zatem tam, gdzie ciśnienie cząstkowe tlenu jest małe, reakcja odwraca się i tlen jest uwalniany. Dodatkową pomocą jest tu fakt, że w tych miejscach wyższe jest stężenie dwutlenku węgla, a co za tym idzie, warunki są tam bardziej kwaśne. A w takich warunkach oksyhemoglobina jest mniej trwała. Nie potrzebny organizmowi dwutlenek węgla jest usuwany, choć hemoglobina ma tutaj mniejsze znaczenie - jedynie część CO2 jest wiązana z hemoglobiną i to nie w formie kompleksu z żelazem a karbaminianu powstałego w reakcji z częścią białkową.
I tak wszystko sprawnie działa, dopóki nie pojawia się tlenek węgla.

Żelazo chętnie tworzy kompleksy z tlenkiem węgla, tak zwane karbonylki, ma on bowiem zależnie od formy rezonansowej jedną lub dwie pary elektronowe. Podobnie rzecz się ma z atomem żelaza w hemoglobinie. Tlenek podstawia się w wolne miejsce i tworzy karboksyhemoglobinę, stanowiącą kompleks blisko 200 razy trwalszy od oksyhemoglobiny. Nawet gdy taka cząsteczka znajdzie się w środowisku silnie natlenionym, nie przyjmie już cząsteczki tlenu

Hb + CO → HbCO

Jak zatem łatwo się domyśleć, z każdym haustem zaczadzonego powietrza, coraz większa ilość krwi nie może przenosić tlenu. W efekcie człowiek zaczyna się dusić "od środka". Już 0,16% czadu w powietrzu wywołuje zgon po dwóch godzinach.
Niestety natura nie przewidziała u nas mechanizmu wykrywającego zmniejszenie ilości tlenu. Mamy jedynie receptory wykrywające zwiększenie stężenia dwutlenku węgla, które w takiej sytuacji pobudzają ośrodek oddechowy, co objawia się przyspieszeniem i pogłębieniem oddechu, ale przed czadem nie ostrzega nas nic. Dlatego wszystkie wczesne objawy podtrucia są związane z pogłębiającym się niedotlenieniem.

Pierwsze objawy podtrucia są nieswoiste. Badani poddani niewielkim dawkom popełniali więcej błędów w testach sprawdzających na przykład rozróżnianie odcieni, wybór właściwej liczby w szeregu czy też ich pismo stawało się mniej staranne. Błędy w testach narastały wraz ze stężeniem aż do poziomu ok. 0,01% tlenku w powietrzu (co odpowiadało ok. 10% karboksyhemoglobiny we krwi) kiedy to pojawiał się lekki ból głowy, czy uczucie ucisku w piersiach. Dla silniejszych podtruć ból głowy narastał, pojawiało się zmęczenie i apatia, mdłości i przyspieszenie tętna, a poziom 50% karboksyhemoglobiny mógł już wywoływać niebezpieczne zapaści.
Z drugiej ręki wiem, że gdy policja lub strażacy wchodzą do mieszkania osoby zatrutej czadem, często znajdują jej ciało leżące w pobliżu okna. Takie osoby zauważały, że dzieje się coś niedobrego i chciały zaczerpnąć tchu, jednak przy takim stężeniu czadu pojawia się niebezpieczny objaw, mianowicie osłabienie mięśni kończyn, przez co często ofiary nie miały sił aby podejść do okna.
Ostatecznie pojawia się śpiączka i zgon wskutek uszkodzenia mięśnia sercowego.
W patologii stwierdza się karminowe zabarwienie skóry i plam opadowych. Karboksyhemoglobina jest bowiem ciemnoczerwona, więc nie pojawia się nawet ostrzegawczy w przypadku zwykłych duszności objaw zsinienia warg.

Jak ratować zatrutych? Przede wszystkim trzeba wynieść ich na świeże powietrze i w razie potrzeby podtrzymywać sztucznie oddech. W warunkach szpitalnych stosuje się tlenoterapię, nawet w warunkach hiperbarycznych, aby dotlenić organizm. Można też przetaczać choremu niezatrutą krew. Ponadto groźnym następstwem niedotlenienia jest zakwaszenie organizmu, które też należy likwidować. Późne objawy związane z niedotlenieniem, głównie ze strony układu nerwowego i serca, mogą utrzymywać się jeszcze wiele miesięcy po wyzdrowieniu.
Kontrowersyjną kwestią jest kumulowanie się skutków lekkich podtruć. Na to aby tlenek węgla gromadził się w organizmie nie ma dowodów, jednak dłuższa ekspozycja na małe stężenia wywołuje objawy neurologiczne a nawet psychiczne, podobne do chorób otępiennych a więc osłabienie pamięci, inteligencji czy trudności w skupieniu uwagi, a czasem też trudności w poruszaniu, uciążliwe bóle głowy i sztywność palców, związana zapewne z uszkodzeniem nerwów.

Powszechnym źródłem tlenku węgla jest dym papierosowy, zawierający do 4% tego związku. U nałogowych palaczy stężenie karboksyhemoglobiny we krwi osiąga poziom 7-10%, można więc zakwalifikować ich do lekko zatrutych. Sądzi się że to właśnie ten efekt, oprócz wpływu innych szkodliwych związków, odpowiada za spadek masy urodzeniowej dzieci matek palących w czasie ciąży. Również spaliny silników spalinowych zawierają tlenek węgla, co bywa przyczyną masowych zatruć w garażach czy halach magazynowych, gdzie używa się spalinowych wózków widłowych. Z tej też przyczyny zakazano używania w samochodach systemów ogrzewania przy pomocy spalin.

Nie do pominięcia jest też kwestia częstych samobójstw czy to gazem świetlnym, czy spalinami wprowadzanymi celowo do samochodu.

Czarna historia CO
Tlenek węgla powodował i wciąż powoduje dużą ilość zatruć, czy to rozmyślnych, czy to przypadkowych. Rocznie w Polsce notuje się kilkadziesiąt zgonów z tej przyczyny. W USA jest to około 1,5-2 tyś zgonów. Liczba ta jest jednak zapewne znacznie większa jeśli uwzględni się, że zaczadzenie jest główną przyczyną śmierci w wyniku pożarów. Wielokrotnie był przyczyną masowych tragedii.

Najtragiczniejsza jaką można przypisać samemu tylko tlenkowi, miała miejsce w 1944, w nieoczekiwanym miejscu - w pociągu.

3 marca 1944 roku pociąg numer 8017 wyjechał z Neapolu, kierując się w stronę górskiej miejscowości Potenza. Był to pociąg pierwotnie towarowy, do przewozu drewna, pospiesznie zamieniony na pasażerski, ciągnięty przez dwa parowe silniki opalane węglem. Skład składał się z 47 wagonów i dwóch lokomotyw, co przy dość znacznym ciężarze miało pomóc w pokonywaniu stromych odcinków. O godzinie 19 stanął na stacji Battipaglia, gdzie w trakcie konserwacji wsiadło do niego ostatnich kilkanaście osób, zwiększając liczbę pasażerów do blisko sześciuset. Stamtąd ruszył dalej i minąwszy stację Bolvano wjechał w długi tunel za którym po 20 minutach miał dotrzeć do Bella-Muro Locano. Gdy jednak pociąg się nie pojawiał, zaniepokojona obsługa wysłała tam człowieka na drezynie, który wkrótce wrócił z przerażającą wiadomością.
Oto bowiem pociąg wjechał do tunelu, wewnątrz którego szyny biegły z dość dużym nachyleniem 12,8 ‰ . Był jednak znacznie obciążony pasażerami, zaś szyny najprawdopodobniej oblodzone, dlatego nie mogąc wjechać pod górę zatrzymał się w odległości 800 metrów od wlotu, z dwoma wagonami wystającymi na zewnątrz. Załogi obu lokomotyw znajdujących się wewnątrz tunelu, zaczęły więc dorzucać więcej węgla do kotłów, aby zwiększyć moc. Wszystkie spaliny z obu kotłów trafiały zatem do wąskiej przestrzeni tunelu, osiągając śmiertelne stężenie. Gdy z najbliższej stacji przybyła pomoc, zaś pociąg został wysunięty z tunelu, wszyscy pasażerowie z wagonów wewnątrz tunelu już nie żyli, zaś ci w dwóch ostatnich byli w znacznym stopniu podtruci.
Różne źródła podają rozbieżne, ale i tak okropne liczby ofiar, pomiędzy 427 a 549 śmiertelnie zatrutych. Ofiary zostały szybko pochowane w masowych grobach, zaś wieść o katastrofie nie była szeroko rozgłaszana, ze względu na wojenną propagandę. Tajemnicą poliszynela było, że węgiel jaki dostępny był wówczas na rynku, ze względu na blokady gospodarcze był bardzo słabej jakości, co mogło przyczynić się do pogorszenia jakości spalania. Była to najgorsza katastrofa kolejowa we Włoszech.[1]

Jednak już wcześniej tlenek węgla zasłużył na złą sławę. Był bowiem, o czym nie każdy dziś wie, jednym z pierwszych narzędzi eksterminacji więźniów użytych podczas II wojny światowej. Zanim jeszcze wynaleziono Cyklon B, zabijanie żydów i innych większych grup dokonywało się na miejscu w specjalnych ciężarówkach (gaswagen). Zabijanych upychano w tylnej pace specjalnie uszczelnionej ciężarówki, którą zamykano i ustawiano na jałowy bieg, kierując specjalnymi przewodami spaliny do środka. Była to zatem przenośna komora gazowa, pozwalająca w ciągu kilku minut zabić 20-30 osób. [2] Komór takich używano w obozie w Chełmnie.

W późniejszych latach notowano jedynie przypadkowe zatrucia czadem, często w trakcie pożarów. Przykładem może być tragedia z roku 1990 , kiedy to w pożarze nocnego klubu Happy Land Social Club w Nowym Jorku zginęło 87 osób. Autopsja wykazała, że żadna z tych osób nie zginęła w wynika działania ognia, zaś wszystkie z powodu zatrucia dymem zawierającym tlenek węgla, cyjanowodór i inne produkty pirolizy tworzyw sztucznych. Pożar był wywołany umyślnym podpaleniem przez byłego pracownika klubu, którego skazano na astronomiczną karę 178 razy po 25 lat.[3]

W naszym kraju do największych tragedii należy z pewnością zatrucie w Żychlinie w 2006 roku. Gdy rodzina państwa Groszków zjechała do rodziców na Sylwestra, najmłodsze dziecko, trzyletni chłopiec, zaczął się źle czuć. Domownicy sądzili, że przyczyną złego samopoczucia była zupa pomidorowa. Gdy stan chłopca się pogorszył, jego matka pojechała z nim do szpitala. Nie mogąc dodzwonić się do rodziców wysłała tam męża, który zastał domowników zaczadzonych. Zginęli wówczas dziadkowie, rodzice i dwoje wnuków. Czad ulatniał się z niesprawnego piecyka gazowego.[4]

Czy nie dosyć tych okropności? Jak się ktoś przestraszy, to może ktoś pomyśli, żeby się zabezpieczyć. Czujniki tlenku węgla nie są urządzeniami drogimi, a jednak mało kto je posiada. Siedzą Polacy w owianych śniegiem domkach, w których w większości izolacja termiczna jest słaba, zaklejają plastrem kratki wentylacyjne, kupują plastikowe, szczelne okna i jeszcze się dziwią, że w kominie słaby ciąg. A jak potem dojdzie do tragedii, to jest wielkie zaskoczenie.

Trzeba trochę ostrożności. A że sezon grzewczy już się zaczyna, warto brać to wszystko pod rozwagę.
-------
[1] http://it.wikipedia.org/wiki/Disastro_di_Balvano Więcej relacji w książce "Niezwykłe katastrofy XX wieku" Andrzeja Grobickiego
[2] http://www.deathcamps.org/gas_chambers/gas_chambers_vans_de.html
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Happy_Land_fire
[4] http://www.rp.pl/artykul/80451.html?print=tak

Szpinak w żyłach

Chciałbym zająć się tu drobną, ale mającą duże oddziaływanie sprawą, wynikłą po części ze zbytnich uproszczeń w mediach, a po części może ze sprytu specjalistów od marketingu, liczących na ludzką niewiedzę.

Ci, którzy spędzali dzieciństwo przed telewizorem nastawionym na takie kanały jak Carton Networks, przypomną sobie zapewne postać siłacza w marynarskim ubranku, znanym jako Peppeye, któremu duże dawki szpinaku pomagały rozprawić się z przeciwnościami losu. Wydaje się, że postać miała pierwotnie stanowić zachętę dla dzieci, aby zajadały się szpinakiem, będącym bardzo zdrowym dzięki dużej zawartości żelaza. Akurat z tym żelazem, okazało się że to nie prawda i nawet nie wiadomo kiedy i dlaczego ta błędna informacja zaczęła krążyć, ale szpinak rzeczywiście można dzieciom polecić, o ile oczywiście nie otrzymają go w postaci szaro-zielonej papki, która kilka miesięcy przeleżała w zamrażalniku ( warto zauważyć, że puszkowany szpinak Popeye'a jest wyraźnie szpinakiem liściastym, a taki jest podobno najsmaczniejszy). Sam niedawno odkryłem, że lekko podsmażone naleśniki ze szpinakiem, polane sosem czosnkowym, to danie nadzwyczaj smaczne i sycące. Zawiera różne witaminy, minerały i jest bardzo zielony.
Co z tego że zielony?

Moim zdaniem jest to głównie oznaka świeżości, ale co niektórzy przypisują jej znaczenie znacznie większe, bo oto barwiący liście chlorofil miałby mieć nadzwyczajne właściwości:

Tak, jak jakość benzyny poznajemy po wysokości liczby oktanów, tak jakość zielonego pokarmu określa ilość pigmentu chlorofilowego. Już w 1940 roku w czasopiśmie chirurgicznym "Journal of Surgery" pojawiła się informacja o 1200 chorych, u których chlorofil przyspieszył gojenie ran. Według Barbary Simonshon chlorofil zachowuje się jak kondensator energii słonecznej. Dr Swope mówi o nim, że "zieloną krew roślin zmienia w naszym organizmie na czerwoną". Dlaczego? Warto zwrócić uwagę na fakt, że hemoglobina - nasz barwnik krwi - ma podobną do chlorofilu strukturę chemiczną. Dzięki chlorofilowi rośliny żyją, a my oddychamy. Chlorofil poprawia obraz krwi, przyspiesza gojenie ran, poparzeń i chroni organizm przed stanami zapalnymi i infekcjami. Dzięki niemu transport tlenu jest lepszy, co zapobiega powstawaniu infekcji. Chlorofil w swej budowie jest podobny do hemoglobiny krwi : w hemoglobinie białkowa struktura formuje się wokół molekuły żelaza, w chlorofilu wokół magnezu. Dlatego właśnie chlorofil wpływa na organizm w ten sam sposób jak hemoglobina czyli podwyższa poziom tlenu.
Cały organizm zostaje dotleniony, w tym komórki mózgowe, co przekłada się na dobre samopoczucie i jasność myślenia.[1]

albo:

Dzięki chlorofilowi dostarczamy organizmowi niezbędne minerały, bez których nie da się żyć. Gdy jemy pokarm z zawartością chlorofilu, magnez jako jego główny element, dostaje się bezpośrednio do tkanki mięśniowej. Tam służy dobrej kondycji serca i układu oddechowego. Magnez jest właśnie tym pierwiastkiem, który rozpręża skurcze mięśni, uspakaja zakończenia nerwowe i usprawnia oddychanie. To też magnez jest jednym z ważniejszych minerałów. Podczas jego uwalniania z chlorofilu staje się mały cud. Chlorofil pochłania żelazo i zamienia się w ludzką krew.[2]

Gdyby było tak dobrze, to by było wspaniale, niestety dane naukowe na ten temat nie są jednoznaczne. Mało znalazłem prac na temat wchłaniania i biotransformacji chlorofilu w organizmach zwierzęcych. Gdyby chodziło o chlorofil w roślinach, to z samych abstraktów by się kilka tomów złożyło, jednak co do zwierząt miałem trudności. Na szczęście znalazłem wystarczająco aby sklecić artykuł i dojść do jakichś wniosków. Ale najpierw opowiem o naszym bohaterze:

Chlorofil to zielony barwnik roślinny, niezbędny do przeprowadzenia procesu fotosyntezy. Jego nazwa pochodzi od greckiego "chloros" czyli "zielony". Nie zawiera chloru. Właściwie w roślinach występują dwa jego rodzaje - chlorofil a i chlorofil b, różniące się podstawnikami pierścienia tetrapirolowego. Grupa ta jest heterocyklicznym pierścieniem o właściwościach aromatycznych, z czterema atomami azotu otaczającym wewnętrzny otwór. Podstawową formą, z której wywodzą się wszystkie inne, jest porfiryna:
Kropkami oznaczyłem pary elektronowe na atomach azotu. Mają one tutaj zasadnicze znaczenie, mogą bowiem uczestniczyć w tworzeniu wiązań koordynacyjnych, a zatem w tworzeniu kompleksów z kationami metalu. Cząsteczki zawierające pierścień w takiej właśnie formie, nazywany porfirynami, istnieją jednak jego różne pochodne, różniące się liczną i rozmieszczeniem wiązań podwójnych.
Związki zawierające taki pierścień spełniają wiele ważnych funkcji biologicznych. Przykładem witamina B 12, gdzie atomem skompleksowanym jest kobalt Co (III), pierścień przyjmuje w tym związku formę korynową, to jest pozbawioną czterech wiązań podwójnych w pięciokątnych członach pirolowych. W przypadku dwóch omawianych związków, w chlorofilu pierścień chlorynowy kompleksuje magnez, zaś w hemie w hemoglobinie pierścień porfirynowy kompleksuje żelazo II.

Związki tetrapirolowe dzięki obecności wielu skondensowanych wiązań podwójnych pochłaniają światło o różnych długościach fal. Dla chlorofilu jest to głównie światło czerwone i fioletowe, dlatego związek ma ciemnooliwkowy lub chłodny "morski" kolor. Aby rośliny mogły korzystać też z innych długości fali (dla światła słonecznego maksimum natężenia ma kolor zielony) wytwarzają barwniki o innych kolorach, głównie karotenoidy pochłaniające zieleń a więc czerwone. Mieszanka tych barwników decyduje o soczystym odcieniu liści roślin.
Gdy na chlorofil w chloroplastach pada światło, pierścień chlorynowy pochłania jego część. Wzbudzona w nim energia za pośrednictwem odpowiednich białek zostaje zamieniona na energię chemiczną przekazywaną w cząsteczkach ATP i NADPH. Roślina zużywa ją na przeprowadzanie skomplikowanych reakcji metabolicznych, zamieniających wodę, dwutlenek węgla i składniki mineralne, w cukry, białka, tłuszcze, drewno, jabłka i wszystko inne z czego roślina jest zbudowana. Nie będę tego szerzej omawiał, bo to rzecz dosyć skomplikowana.
Owo przeniesienie pochłoniętej energii na inne cząsteczki może jednak mieć również niekorzystne skutki. Przykładem jest choćby Hyperycyna, występująca naturalnie w Dziurawcu zwyczajnym. Przy dłuższym stosowaniu zioła może osiągnąć w skórze stężenie, powodujące po wystawieniu na słońce rumień i oparzenia. Następuje tutaj takie samo wzbudzanie cząsteczki, jednak energia wzbudzenia przekazywana jest nieprzygotowanym na to białkom, lipidom i związkom nukleinowym komórek skóry. Stąd zaleca się ostrożność przy korzystaniu ze specyfików zawierających to zioło. Inną przypadłością związaną z gromadzeniem się w organizmie porfiryn jest Porfiria, która oprócz zaburzeń układu nerwowego objawia się między innymi uczuleniem na światło. Skądinąd próbuje się wykorzystać tę właściwość w fotodynamicznym niszczeniu czerniaka

A co z barwnikiem krwi? W tym przypadku światło nie jest potrzebne do działania kompleksu, głównym bowiem czynnikiem decydującym o właściwościach biologicznych hemu jest nie zupełnie skompleksowane żelazo.
Już tu pisałem o kompleksach żelaza. W żelazocyjankach do jednego kationu żelaza podłączało się sześć grup cyjankowych. W przypadku hemu jeden atom żelaza jest zatrzymany przez cztery atomy azotu wewnątrz pierścienia, natomiast dwie strony pozostają wolne. Atom centralny może teraz utworzyć kompleksy z rozmaitymi ligandami nieorganicznymi, jak na przykład z cząsteczką tlenu, czemu sprzyja kształt przyłączonego białka globinowego. Hemoglobina zostaje zatem utlenowana ale nie utleniona. Zapominają o tym ci, którzy z przyczyn zdrowotnych zażywają bądź wstrzykują sobie takie "cudne" specyfiki, jak chloran potasu czy woda utleniona, twierdząc, że natleniają organizm. W takich przypadkach żelazo II utlenia się do żelaza III a takie nie ma zdolności do wiązania tlenu.

Tak więc w ogólnym zarysie hem w krwi ma coś wspólnego z chlorofilem roślin, jednak czy różnica polega tylko na rodzaju kompleksowanego metalu? Zobaczmy:

Pierścień jest, ale podoczepiane są do niego różne podstawniki. Pół biedy, gdy jak w przypadku chlorofilu, doczepiony jest długi łańcuch nienasyconego alkoholu, przez co związek staje się formalnie estrem - to można zhydrolizować i nie będzie sprawy; jednak inne podstawniki alkilowe są z nim połączone bezpośrednio, a to jest już trudniejsze do przekształcenia. Poza tym w chlorofilu mamy pierścień chlorynowy a w hemie porfirynowy - niby różnica dotyczy jednego wiązania mniej czy więcej, ale w chemii często tyle wystarczy abyśmy mieli do czynienia z całkiem innym związkiem.
Zresztą aby chlorofil zamienił się w hem, musi najpierw zostać wchłonięty, a żeby został wchłonięty, musi zostać spożyty. Niestety po spożyciu chlorofil ląduje w żołądku, którego silnie kwaśne środowisko odszczepia magnez zamieniając cząsteczkę w szarawą feofitynę. Jak wynika z badań na które się natknąłem, fityny są praktycznie jedynym wykrywalnym metabolitem chlorofilu w kale, co oznacza, że związek w całości ulega przemianie w formę bezmagnezową[3][5]. Wizja zielonego barwnika krążącego mam w żyłach i we właściwych miejscach zamieniającego się w potrzebne związki jest zatem błędna.

Czy wobec tego chlorofil może być dobrym dostarczycielem magnezu? Podobno minerały w chelatach wchłaniają się lepiej, a chelat to przecież taki właśnie kompleks.
Policzmy:
masa molowa chlorofilu a to 893.49 g/mol , dzienne zapotrzebowanie magnezu to ok 300-400 mg na dobę . Jedna cząsteczka chlorofilu zawiera jeden atom magnezu, więc mol cząsteczek zawiera 24 g magnezu. Robiąc z tego proporcję stwierdzamy, że dzienna dawka magnezu zawarta jest w ok. 14-15 gramach chlorofilu. Jak na czysty związek to ze dwie łyżki, co oczywiście nie zmieści się w jednej - dwóch kapsułkach. Szpinak zawiera 3 do 5% chlorofilu, więc na dzienną dawkę przypada około kilograma zieleniny. Raczej takie sobie to źródło, nawet przy założeniu 100% wchłaniania ( uwolniony magnez w rzeczywistości wchłania się słabo), choć oczywiście jakaś korzyść zawsze jest.

No dobrze. Chlorofil się nam demagnezuje, ale może owe fityny są wchłaniane? A owszem.
Znalazłem takie badanie, w którym szczurom podano feofitynę znakowaną węglem C-14, otrzymaną za pomocą preparatywnej chromatografii cienkowarstwowej wyciągu z liści tytoniu rosnącego na pożywkach wzbogaconych w ten izotop. Dlaczego akurat z tytoniu nie wiem, może dobrze się go stosuje do tych celów. W każdym razie po rozdziale i potwierdzeniu tożsamości związku, podano go szczurom po czym monitorowano radioaktywność wszystkich wydzielin. Okazało się, że część fityn pojawiła się we krwi, stanowiąc jednak około 1-2% całej podanej ilości. [4]

A co nasz organizm robi z fitynami? Trawi je. Może się to wydać nielogiczne, ale nie ma u nas mechanizmu recyklingu piroli ze zużytych krwinek. Organizm wydala je jak tylko może. Gdy czerwone krwinki obumrą wyłapuje je śledziona. Tam żelazo jest odszczepiane a enzymy rozrywają pierścień tworząc zieloną biliwerdynę, która po dalszych przekształceniach i wędrówce do wątroby zamienia się w żółtą bilirubinę, ta jest sprzęgana z kwasem glukuronowym i wydalana z żółcią do jelit gdzie bakterię przerabiają ją na sterkobilinogen, o barwie brązowej, stanowiący o kolorze kału. Na mniejszą skalę obserwujemy te przemiany w przypadku stłuczeń - najpierw wylana pod skórę krew zabarwia je na czerwono, potem na niebiesko aby przejść w zieleń i lekką żółć.
Cząsteczka feofityny różni się od hemu, jest jednak do niego na tyle podobna, że organizm będzie ją poddawał tym samym przemianom, więc z rozchodzenia się po organizmie nici. Nową porcję hemu wytworzy sobie w genialny sposób z prostych aminokwasów (a więc z białek). Zatem pomysł aby chlorofil zamieniał się w krew i natleniał organizm, wobec metabolizmu przepada z kretesem. Nie jest też tak, że chlorofil roślinny pochłonął tlen i będzie go nam oddawał, czy też że zastąpi hemoglobinę i sam będzie go przenosił do potrzebujących tkanek przy okazji zabijając wirusy i bakterie, jak sugeruje wiele stron. Nie do tego rośliny go wytarzają, żeby wiązał zupełnie im niepotrzebny tlen, on ma jedynie dostarczyć chemicznej energii po naświetleniu. Tej energii zresztą nie magazynuje, i nie będzie nam oddawał, nie jest więc "płynnym słońcem" jak piszą inne strony.

Kwestię natleniania organizmu chlorofilem podjął popularyzator nauki Ben Goldacre, a zrobił to w tak wspaniałym stylu, że warto go zacytować:

...pani doktor zalecała spożywanie szpinaku oraz ciemniejszych liści roślin, ponieważ zawierają więcej chlorofilu. Według pani McKeith jedzenie ich ma dobroczynne skutki, ponieważ "zawierają dużo tlenu" i naprawdę "natleniają Twoją krew". Ten sam nonsens powtarza się co rusz w jej książkach. (...) Czy chlorofil zawiera dużo tlenu? Nie. Pomaga wytwarzać tlen. Pod wpływem światła. A w twoich jelitach jest całkiem ciemno. Jeśli pojawia się tam światło, to oznacza to, że stało Ci się coś bardzo przykrego. Żaden chlorofil który zjesz, nie stworzy ci tam tlenu. A zresztą, nawet gdyby tak było, gdyby pani dr Gilian McKeith wsadziła ci latarkę do odbytu, próbując w ten sposób udowodnić, że ma rację, a zjedzona przez ciebie sałata zaczęłaby fotosyntezę, nawet jeśli napełniłaby twój brzuch dwutlenkiem węgla (podrzucając chloroplastom pożywkę), i jakimś cudem naprawdę doszłoby do produkcji tlenu, wciąż nie byłbyś w stanie przyswoić go sobie za pośrednictwem jelita, ponieważ narząd ten ma wchłaniać produkty spożywcze. To płuca są narządem zoptymalizowanym pod kątem wprowadzenia tlenu do organizmu. Nie masz chyba skrzeli w jelitach?

"Lekarze, Naukowcy, Szarlatani"s.125-126

Ostatnio pojawiła się jednak inna substancja, Chlorofilina, reklamowana jako wysoce skuteczna pochodna chlorofilu.
Jest to substancja sztuczna. Wyizolowany chlorofil poddany zmydlaniu, dzięki czemu odszczepia długołańcuchowy alkohol, i z magnezem zamienionym na miedź. Związek taki dobrze rozpuszcza się w wodzie i na oko bardzo mocno przypomina hem. Co ważniejsze, chlorofilina jest trwalsza w kwaśnym środowisku i duża jej część przedostaje się w niezmienionej postaci do jelit, gdzie mogłaby być wchłaniana. Zachowuje też kolor zielony, dlatego podobnie jak chlorofil jest dodawana do żywności jako barwnik E 141. Rozmaite strony zachwalają preparat, przypisując mu te same właściwości co chlorofilowi - a mianowicie ma ona, za pośrednictwem miedzi, przenosić tlen. Akurat co do tego mam spore wątpliwości.

W hemie mieliśmy żelazo II tworzące chętnie oktaedryczne kompleksy z sześcioma ligandami. Ponieważ cztery miejsca były zajęte przez azoty w pierścieniu porfirynowym, dwa pozostawały wolne i żelazo mogło przenosić tlen. Miedź również chętnie tworzy kompleksy, na przykład piękny, atramentowy kompleks z amoniakiem:
W tym przypadku liczba koordynacyjna wynosi 4. Jak łatwo się domyśleć, w porfirynie, wszystkie cztery miejsca na ligandy są dla atomu miedzi zajęte, więc tlen nie będzie miał gdzie się przyczepić.

No dobra, może nas nie natleni, ale czy przynosi nam jakieś korzyści? Żeby przynieść jakieś skutki musiałaby się wchłonąć. Barierę żołądka przechodzi i dostaje się do jelit, a jak wykazały badania, ulega wchłonięciu do krwi w zauważalnych ilościach. Oczywiście zrobiono takie badania i rzeczywiście wchłanianie miało miejsce. W jednym z nich, związanym z programem chemoprewencji na terenach silnie zanieczyszczonych, stwierdzono że po czterech miesiącach suplementacji 300 mg chlorofiliny dziennie, osiąga ona poziom 2,0 ug / ml osocza. Nie są to zatem duże ilości, jednak daje się je wykryć[5] Pytanie tylko, co z tego.
Chlorofilina jest nieco podobniejsza do hemu, ale się w niego nie zamienia. Badając przemiany podczas produkcji jedzenia, znaleziono i takie chlorofiliny, które miały za atom centralny żelazo. Ale nie były hemem.

No dobra. Pokrytykowałem już dosyć, czas abym zaczął chwalić (choć ostrożnie).

Jest korzyść z zażywania chlorofilu i pochodnych, na tyle istotna, że uzasadniałaby suplementację. Nie ma on jakichś nadzwyczajnych właściwości, ale może tworzyć związki kompleksowe z substancjami rakotwórczymi, to jest z nitrozoaminami, wielopierścieniowymi związkami aromatycznymi, mikotokynami i niektórymi dioksynami. Prawdopodobnie pomiędzy płaskimi cząsteczkami aromatycznymi zachodzi przeniesienie ładunku, do tworzy kompleksy typu EDA.
Przykładem jest badanie na mieszkańcach chińskiej prowincji Qidong, którzy bardzo często zapadają na raka wątroby, z powodu aflatoksyn zawartych w zapleśniałym jedzeniu. Podawanie chlorofiliny zredukowało wchłanianie toksyny o 55%[6]
Co ciekawe, podobne działanie wykazuje chlorofil, choć bowiem rozkłada się w żołądku, pochodna feofityna też może tworzyć takie kompleksy. Łącząc się z substancjami rakotwórczymi w przewodzie pokarmowym i hamując ich wchłanianie, zmniejsza zatem ryzyko raka w sytuacji ciągłego narażenia na takie substancje. Wydaje się jednak, że z uwagi na słabe wchłanianie nie ma większego znaczenia w procesach usuwania już wchłoniętych toksyn. Interesująca jest praca porównująca działanie ochronne chlorofilu i chlorofiliny na komórki wyściółki jelita pod wpływem wolnego hemu. Niektóre substancje i leki, np. luminal, mogą powodować rozpad czerwonych krwinek. Hem, uwolniony do osocza, działa toksycznie na wspomniane komórki. Chlorofil, a ściślej jego bezmagnezowe pochodne znacząco zmniejszają ten efekt, prawdopodobnie wiążąc hem kompleksem kanapkowym, natomiast chlorofilina miedziowa, nie wykazuje takiego działania[7]

Natknąłem się jeszcze na wzmianki o badaniach w których wykazano, że chlorofil hamuje wzrost komórek niektórych nowotworów, ale to były badania in vitro, na wyizolowanych komórkach traktowanych roztworem. Nie wiadomo czy w tych samych warunkach nie działałyby tak samo i na zdrowe, więc jak dla mnie to słaby dowód.[5]

Na koniec zajmę się jeszcze sprawą działania dezodoryzującego, które przypisuje się chlorofilowi. Właściwie nie znalazłem dobrego objaśnienia w jaki sposób miałby wpływać na zapach potu czy jamy ustnej, w sytuacji gdy jest on związany głównie nie z metabolizmem lecz z działalnością bakterii, które rozkładają składniki potu lub resztki jedzenia, tworząc nieprzyjemnie pachnące związki. Przez pierwszych kilka godzin pot jest praktycznie bezwonny. Ponieważ wchłanianie do organizmu jest niskie, raczej mało prawdopodobne aby mógł wydzielać się z potem w takich ilościach, aby na bieżąco kompleksować powstające związki.
Wiem natomiast o zastosowaniach do minimalizowania zapachu kału u chorych obłożnie, którzy załatwiają się do odpowiednich pojemników (wiem że kaczka jest na mocz, ale co jest na kał?).
Chlorofilina ma też zastosowanie w chorobie genetycznej trimetyloaminurii. Jest to jedna z chorób metabolicznych, polegająca na niedoborze enzymu rozkładającego trimetyloaminę - związek o rybim zapachu powstający z rozkładu białek. Odpowiada za woń nieświeżych ryb. U osób chorych na TMAU brak enzymu powoduje gromadzenie się aminy w organizmie, co powoduje okropną woń wydzielin, a więc moczu, kału, potu i śliny. Chlorofilina podawana doustnie może zminimalizować lub usunąć objawy, podobnie jak zażywanie węgla aktywnego[8], co wiąże się z wiązaniem TMA w przewodzie pokarmowym, gdzie powstaje jej najwięcej przy udziale bakterii jelitowych. Znalazłem jednak informację, że u niektórych chorych, suplementacja tym związkiem nie działa.
Uff!

Podsumowując:

Chlorofil cię nie natleni. Niestety nie zamieni się w krew, bo jego cząsteczka jest odmienna od hemu. Jest raczej kiepskim dostarczycielem magnezu. Może mieć natomiast znaczenie w profilaktyce zapobiegania nowotworom.

Tak więc być może puszka szpinaku nie pomoże wam w walce z przeciwnościami losu (chyba że to będzie ciężka puszka w skarpecie), ale trochę zieleniny raz na jakiś czas, nie zaszkodzi.

------
Źródła i przypisy:

[1] http://www.zielonazywnosc.pl/index.php?id_stranky=27
[2] http://www.cudownyportal.pl/article.php?article_id=1353

[3] Assessment of Degradation and Intestinal Cell Uptake of Carotenoids and Chlorophyll Derivatives from Spinach Puree Using an In Vitro Digestion and Caco-2 Human Cell Model, J. Agric. Food Chem., 2001, 49 (4), pp 2082–2089
[4] Absorption of phytol from dietary chlorophyll in the rat, JOURNAL OF LIPID RESEARCH VOLUME 8. 1967
[5] Digestion, absorption, and cancer preventative activity of dietary chlorophyll derivatives, Nutrition Research, 27 (1), p.1-12, Jan 2007
[6] Chlorophyllin intervention reduces aflatoxin–DNA adducts in individuals at high risk for liver cancer, Proc Natl Acad Sci US A. 2001 December 4; 98 (25) : 14601–14606.
[7] Natural Chlorophyll but Not Chlorophyllin Prevents Heme-Induced Cytotoxic and Hyperproliferative Effects in Rat Colon, J.Nutr 135:1995-2000, August 2005
[8] Effects of the dietary supplements, activated charcoal and copper chlorophyllin, on urinary excretion of trimethylamine in Japanese trimethylaminuria patients., Life Sci. 2004 Apr 16;74(22):2739-47

Dłuższy przegląd badań na stronach Instytutu Linusa Paulinga

Ostatnio w... domu

Ponieważ na zajęciach z chromatografii jedna płytka pozostała niewykorzystana, postanowiłem ją wziąć i pobawić się w domu z markerami. Żeby jednak najpierw przetestować domową komorę z małej szklanki, naniosłem plamki flamastrów na pasek kredowego papieru wyciętego z notatnika i zawiesiłem w szklance, żeby się rozwijało. Nie mam w domu dobrych odczynników, więc eluentem była mieszanka spirytusu salicylowego i zmywacza do paznokci. Po dwóch godzinach rozwijania otrzymałem coś takiego:
Po lewej flamaster morski, po prawej brązowy. Zachęcony tym wynikiem, naniosłem flamastry na płytkę dodając po kropce czarnych długopisów. Rozwijanie trwało tylko pięć minut:Długopisy rozdzieliły się całkiem ładnie, natomiast flamastry prawie nie. Widocznie improwizowany sprzęt czasem sprawdza się lepiej od profesjonalnego.

Stapianie z sodem

Dziś krótko o jednej z ważniejszych a przy tym ciekawszych prób analitycznych w chemii związków organicznych, mianowicie o wykrywaniu heteroatomów przez stapianie związków z metalicznym sodem.

Związki organiczne, jak wiadomo, są zasadniczo związkami węgla czterowartościowego, często połączonego w łańcuch, z wodorem, tlenem i innymi pierwiastkami zależnie od posiadanych grup funkcyjnych i podstawników. Aby przynajmniej orientacyjnie stwierdzić, czy nie mamy tu do czynienia z takim właśnie przypadkiem, należy sprawdzić zawartość tych innych pierwiastków. Nie można tego zrobić bezpośrednio działając na substancję odczynnikami (to znaczy czasem można, ale nie z każdym związkiem się to udaje), najpierw więc należy ją rozłożyć, zaś zawarte pierwiastki przekształcić w łatwo wykrywalne związki nieorganiczne. Właśnie dlatego przeprowadzamy stapianie z metalicznym sodem( tzw. próba Lassaigne'a).

Kawałki sodu

Należy wziąć małą próbóweczkę i umieścić w niej niewielką (0,2 g lub 0,2 ml) ilość badanej substancji. Następnie wziąć kawałeczek metalicznego sodu mniej więcej wielkości ziarnka grochu, wcześniej odsączonego od resztek nafty czy oleju w których musiał być przechowywany z racji dużej reaktywności metalu, wrzucić do próbki substancji i ująwszy metalowymi szczypcami ostrożnie ogrzewać.

Stapia się

Sód powinien się stopić i zacząć dosyć gwałtownie reagować z naszą próbką, iskrząc i wydzielając dym. Może się też zdarzyć, że pary naszego związku zapalą się, dlatego całość wykonujemy pod wyciągiem, najlepiej w okularach ochronnych, pamiętając przy tym, aby wylot próbówki był skierowany do wnętrza dygestorium nie zaś na salę.
Gdy stop we wnętrzu przereaguje należy ogrzać całość mocniej, aż szkło rozgrzeje się do czerwoności. Czy nie pęknie? Właśnie że ma pęknąć.

Rozgrzaną do czerwoności próbówkę szybkim ruchem wprowadzany do uprzednio przygotowanej parowniczki z woda, w miarę możliwości pukając o nią dnem. Naczynie pęknie zaś stop zetknie się z wodą i gwałtownej reakcji ulegną resztki pozostałego jeszcze sodu. Rzecz najlepiej objaśni film wykonany pod czas tych czynności, co przysporzyło mi niemało trudności:

Jak widać substancja uległa zwęgleniu, jednak nie cały sód przereagował. Gdy próbówka pękła w wodzie, część zapalonego sodu pyprysnęła, co potwierdza zasadność prowadzenia reakcji pod wyciągiem. Skądinąd dobrze, że iskra nie trafiła w miseczkę z resztkami i papierkami do odsączenia nafty, boby się zrobił mały pożar.
Teraz należy tylko przesączyć zawartość parowniczki i tak otrzymany płyn poddać próbom analitycznym.

Azot zawarty w związkach (np. grupy aminowe, amidowe, azotanowe, nitrozowe itd.) ulega przemianie w cyjanek, który wykrywa się przy pomocy soli żelaza II, co już opisywałem w notce o błękicie pruskim. Siarka, na przykład z grup sulfonowych czy tiolowych, zamieni się w siarczki. Jeśli w związku zawarta była i siarka i azot, powstają jony tiocyjanianowe (rodanki), wykrywane żelazem III. Halogeny zamieniają się w odpowiednie chlorki, jodki i bromki.
Nie wiem jak jest z innymi, rzadszymi pierwiastkami. Podejrzewam, że fosfor zamienia się w fosforek sodu, który w wodzie daje gazowy fosfan, przez co w roztworze już się go nie wykryje.

------
Ps. - gdzieś tak w połowie listopada będę brał w kolejnej konferencji studenckiej, gdzie wygłoszę arcyciekawy jak mam nadzieję, referat o rodnikowej dekarboksylacji benzoesanu sodu w napojach, prowadzącej do powstawania rakotwórczego benzenu. Na razie więc trzymajcie kciuki, a potem dodam tu o tym dłuższy artykuł, który może uda się puścić w ramach Research Bloggingu

Chromatograficzna analiza barwników roślinnych

Jesień... jesień... lecą liście z drzew...

Jesień

Jesienią dotychczas jednorodnie zielone, kolorystycznie jednolite rośliny, nagle przebarwiają się całą paletą żółci, pomarańczy, czerwieni i brązów, gdy zaś w dodatku pogoda jest słoneczna krajobraz może wyglądać równie zachwycająco jak w pełnym rozkwicie letnich miesięcy. Chemik natomiast, oprócz walorów całkiem estetycznych, dostrzeże wokół barwniki, dotychczas maskowane przez głęboką zieleń chlorofilu, teraz zaś, po jego rozpadzie, ujawniające się w całej okazałości. Wszystkie te ksantofile, luteiny, karotenoidy...

Taki też surowiec roślinny miał stanowić obiekt mojej następnej analizy na zajęciach z chromatografii, zanim jednak opowiem o tym jak mi się to robiło i co w jej wyniku otrzymałem, przejdę przez niezbędną, dłuższą dygresję historyczno-naukową:

Chromatografia to w najogólniejszym ujęciu, metoda rozdzielania mieszanin różnych związków, wykorzystująca różnice w oddziaływaniu tychże z układem dwóch faz. Od tego jakie będą to fazy zależy rodzaj techniki. Również oddziaływania mogą mieć najrozmaitszą postać, począwszy od czynników czysto mechanicznych, przez własności do ad i absorbowania się w pewnych ciałach aż po zdolność do tworzenia mniej lub bardziej trwałych związków chemicznych. Współcześnie jest to jedna z najważniejszych technik analitycznych, mająca zastosowanie w przeważającej części wykonywanych badań. A wszystko zaczęło się pewnego dnia, gdy pewien botanik...

Około roku 1901 rosyjski botanik Michaił Cwiet zatrudniony na rosyjskim wówczas uniwersytecie warszawskim, trudnił się badaniami nad właściwościami wyciągów roślinnych. Wiadomo było, że w liściach zawarte są różne substancje barwne, istniał jednak problem w odpowiednim ich rozdziale. Ponadto zastanawiającą sprawą było to jak różne rozpuszczalniki ekstrahują z roślin poszczególne składniki. Jedne, jak alkohol i eter, dawały ciemnozielone roztwory zawierające głównie chlorofil, płynne węglowodory dawały wyciągi żółtawo zielone natomiast eter naftowy i benzyna zupełnie żółte. Ponieważ w tym czasie struktura chemiczna barwników roślinnych nie była jeszcze znana, tak różna zdolność ekstrakcyjna dobrych rozpuszczalników była trudna do wyjaśnienia.
Cwiet postanowił sprawdzić, czy jest to związane wyłącznie z właściwościami barwników czy też z własnościami tkanki roślinnej. Zastanawiał się:

Jeśli chlorofil jest całkowicie rozpuszczalny w eterze naftowym, jak to się powszechnie uznaje, to dlaczego nie został usunięty ze świeżych i suchych liści w tym rozpuszczalniku? Dlaczego rozpuszcza się tylko żółty składnik?[1]

Za materiał posłużyły mu liście babki i jasnoty. Po ugnieceniu w moździerzu na papkę i zalaniu ich mieszaniną eteru naftowego i alkoholu, dla ekstrakcji wszystkich składników, w otrzymanym roztworze moczył przez pewien czas paski papieru i odparował rozpuszczalniki pod próżnią. Włóknista struktura papieru miała udawać strukturę tkanki roślinnej. Gdy teraz powtarzał eksperymenty z tak zabarwionymi paskami papieru, wszystkie zaobserwowane wcześniej prawidłowości się powtarzały - alkohol wymywał chlorofil a benzyna karoteny. Cwiet uznał zatem, że obserwowane efekty mają związek z siłą adsorpcji barwników do tkanek roślinnych. Alkohol mógł przezwyciężyć powinowactwo dla chlorofilu, natomiast rozpuszczalniki alifatyczne nie, jeśli jednak chlorofil został wyodrębniony przez wygotowanie z części roślinnych, to tak uzyskany pigment łatwo rozpuszczał się w eterze naftowym. Gdy zaś do takiego roztworu dodano bibuły, zielony barwnik został całkowicie pochłonięty (zaadsorbowany) przez papier i oddzielony od żółtawego roztworu.

W dalszych doświadczeniach stwierdził, że zdolność do adsorbowania chlorofilu z roztworów benzynowych i naftowych mają praktycznie wszystkie stałe substancje nierozpuszczalne w tych cieczach. Przetestował pod tym kątem pierwiastki, ich tlenki, chlorki, siarczany, węglany, krzemiany, stałe kwasy organiczne, cukry, białka a nawet ziemię okrzemkową i mączkę kostną - za każdym razem uzyskując taki sam rezultat. Tak więc sprawa rozpuszczalności i powinowactwa barwników w roślinach została wyjaśniona. Cwiet jednak rozwijał temat dalej, zastanawiając się nad możliwością wykorzystania zauważonych prawidłowości w analityce.

Wyekstrahowaną mieszaninę barwników mieszał z absorbentem, którym był węglan wapnia, oddzielając chlorofil i uzyskując roztwór karotenów. Tak uzyskany osad przemywał mieszaniną nafty z alkoholem uzyskując pięknie zielony roztwór z którego metodami ekstrakcyjnymi oddzielał od chlorofilu ksantofile. Zauważył przy tym, że gdy absorbent z pochłoniętym barwnikiem o mniejszym powinowactwie przemywano roztworem barwnika mającym większe powinowactwo, ten słabszy był wypierany. Istniał wyraźny szereg kolejności wypierania jednych substancji przez drugie. Co z tego wynikało?

Gdy Cwiet wlał ekstrakt wszystkich składników na szczyt kolumny, to jest szklanej rurki wypełnionej ubitym węglanem, i przemywał całość rozpuszczalnikiem, substancje ułożyły się w rurce w oddzielne prążki zgodnie z szeregiem adsorpcji/wypierania. Barwnik najsłabiej pochłaniany, wypierany z adsorbenta przez wszystkie inne składniki, tworzył pierwszy prążek, za nim pojawiał się barwnik który go wypierał a sam był wypierany przez pozostałe. Rozdział ten był zupełny i pozwalał chemikowi na oddzielenie jednego składnika od wszystkich innych; wystarczyło po prostu podstawić w odpowiednim momencie zlewkę pod kurek wylotu i odlać roztwór tej konkretnej substancji, bez konieczności tych wszystkich ekstrakcji, wytrząsań i odparowań. Badacz porównał to do tęczy, w której oddzielone zostają od siebie poszczególne kolory. Dlatego też w pierwszej pracy z 1906 roku nazwał tą technikę Chromatografią - co dosłownie znaczy tyle, co "pisanie kolorem". Co ciekawsze jego nazwisko "cwiet" w języku rosyjskim znaczy tyle co "kolor".

W toku dalszych prac odkrył, że chlorofil jest w rzeczywistości mieszaniną dwóch substancji - jasno i ciemnozielonej, które nazwał chlorofilem α i chlorofilem β. W podobny sposób rozróżnił ksantofile i karoteny.

Piękne odkrycie, jednak Cwiet został na długi czas zapomniany. Niestety większość prac na ten temat została opublikowana w języku rosyjskim, tym samym nie były powszechnie znane w świecie naukowym. Jedyni dwaj naukowcy, który próbowali powtórzyć doświadczenie, użyli zbyt agresywnego rozpuszczalnika, który odbarwiał im chlorofil. Po takiej negatywnej weryfikacji pomysły botanika uznano za wymysły. Zmarł w 1930 roku osiągając uznanie jedynie w kwestiach botanicznych.

W międzyczasie inny badacze wpadali na zbliżone pomysły. W 1860 roku Christian Friedrich Schönbein zauważył, że roztwory różnych barwników wsiąkają w papier z różną prędkością. Jeśli więc wsadzić pasek bibuły w roztwór pomieszanych barwników, ten szybszy odrobinę przeganiał wolniejszy i dawało się zauważyć różnicę. Metodą była stosowana głównie do zbadania czystości związków oraz potwierdzania składu mieszanin. Schönbein sądził, że rzecz polega na różnej prędkości przeciskania się cząsteczek barwników przez kapilary między włóknami, dlatego nazwał swą metodę analizą kapilarną. Miało to wówczas całkiem przyzwoite podstawy, wszak prędkość z jaką gazy przedostają się przez przegrody ceramiczne wprost zależy od ich masy cząsteczkowej. Gdyby badacz zamiast rozpuszczać związki w rozpuszczalniku, naniósł je na początek wstęgi papierowej i zanurzył ją w czystym rozpuszczalniku, to byłaby to chromatografia bibułowa. Jednak do tego etapu nie dotarł, zaś jego metoda miała niską przydatność w badaniach analitycznych. Już pod koniec XIX wieku próbowano oddzielać lżejsze i cięższe frakcje ropy naftowej, przepuszczając ją przez rurę wypełnioną ziemią okrzemkową - chciano tu skorzystać z tej samej zasady, bez świadomości na czym na prawdę polega proces.

Trzeba było czekać ponad 20 lat nim ktoś, kto miał ku temu poważny powód, przypomniał sobie i pracach rosyjskiego botanika.

Karotenoidy były dobrze znane już w XIX wieku, gdy wyizolowano je z roślin. W latach 20. minionego wieku zauważono powiązanie pomiędzy nimi a witaminą A, nie było jednak wiadome czy to karoten zamienia się w witaminę, czy odwrotnie. W tym okresie związkiem tym zainteresował się niemiecki chemik Richard Kuhn. Fascynowała go regularna, symetryczna struktura polienów - związków zawierających łańcuchy z naprzemiennych wiązań pojedynczych i podwójnych - dlatego izolował i badał podobne związki, wykazując istotną zależność między budową a żywą barwą. Tymczasem jego konkurent Paul Karrer przedstawił swoją propozycję składu i budowy karotenu. Była to propozycja logiczna, oparta na doświadczeniach, jednak jeden ze współpracowników Kuhna, Edgard Lederer, badając naturalny związek otrzymał odmienne wyniki. Kuhn zinterpretował tą rozbieżność poprawnie - uznał, że skoro struktura teoretyczna jest poprawna, a wyniki badań praktycznych odmienne, to naturalny karoten jest mieszaniną różnych związków o podobnych właściwościach, zaś struktura Karrera należy do jednego z nich. Teraz należało je rozdzielić.

Kuhn musiał się w swojej pracy nad izolowaniem naturalnych związków natknąć na prace Cwieta, dlatego zaproponował współpracownikowi aby spróbował chromatografii. Po wielu próbach dobierania rozpuszczalników i adsorbentów udało mu się oczyścić, oddzielić i skoncentrować dwie odmiany karotenu, określone jako karoten alfa i beta. W późniejszym okresie wykryli jeszcze karoten gamma. Odmiany różniły się postacią krystaliczną i właściwościami optycznymi. Ich praca opisująca ten rozdział - a tym samym i chromatografię - ukazała się w 1931 roku.
Struktura zaproponowana przez Karrera odpowiadała odmianie beta, będącej najczęstszą w roślinach zielonych, natomiast odmiana alfa w dużej ilości występuje w marchwi. Kuhn w dalszych badaniach skupił się na procesach przemiany karotenu w witaminę A, na jej działaniu na zdrowie, przemianach metabolicznych itd. Ostatecznie w 1938 roku za badania nad karotenami i witaminami otrzymał Nagrodę Nobla z chemii. Wspomniany Karrer który zsyntetyzował swój karoten a także wiele innych witamin ( w tym wit. B wraz z Kuhnem) i zbadał ich struktury, otrzymał tę nagrodę rok wcześniej, w 1937.

Beta karoten

W latach 30. techniki chromatograficzne z wolna zaczęły przedostawać się do nurtu analityki chemicznej, jednak dopiero rozwój nowych technik uczynił je przydatnymi. W 1938 roku brytyjski chemik Archer Martin zajmujący się dotychczas wyodrębnianiem i oczyszczaniem witaminy E, zaczął wraz z Richardem Synge zajmować się metodami rozdziału aminokwasów ze zhydrolizowanej wełny.
Sam wcześniej specjalizował się w ekstrakcji w przeciwprądzie. Przepuszczał niemieszające się ciecze przez rurę w ten sposób, że jedna przepływała w jedną stronę a druga w drugą, co było najefektywniejszym sposobem. Podobną metodę chciał stosować w tym przypadku, jednak okazała bardzo kłopotliwa - dla dobrzej ekstrakcji należało użyć baterii 45 ekstraktorów które trzeba było pilnować cały dzień. Badacze postanowili więc połączyć chromatografię z ekstrakcją, przy czym aparatura miała być tak skonstruowana aby uzyskać przeciwprąd. Napełnili rurę mieszaniną wełny i bawełny tak, że poszczególne włókna skupiały się w pęczki na końcach kolumny. Bawełna łatwo nasiąkała wodnym roztworem aminokwasów zaś wełna chętniej nasiąkała chloroformem, wystarczyło więc włożyć pęczki z dwóch stron w różne naczynia aby uzyskać przeciwne biegi cieczy. Jednak pierwsze próby pokazały, że rozdział jest jeszcze gorszy . Martin pomyślał wówczas, że jeśli dwie fazy ruchome nie zdają egzaminu, to powinien spróbować z jedną.

Kolumna szklana została wypełniona żelem krzemionkowym, używanym do osuszania substancji. Dobrze wiązał on wodę i był nią dobrze zwilżany, więc po nasączeniu roztworem wodnym był nim nasiąknięty i zatrzymywał go w jednym miejscu. Gdy przez kolumnę przelewano chloroform aminokwasy ekstrahowały do niego, ponieważ zaś współczynnik podziału (to jest stopień przejścia z jednej cieczy do drugiej) był dla nich różny, jedne robiły to bardziej inne zaś mniej. Przy ciągłym przesączaniu chloroformu dawało to w efekcie prążki poszczególnych substancji, co udowodniły próby z oranżem metylowym[2]. Była to zatem chromatografia kolumnowa, taka jak u Cwieta, lecz zasada rozdziału substancji opierała się na zupełnie innym zjawisku, na podziale między dwie niemieszające się ciecze - dlatego nazwano ją Chromatografią podziałową.

Metoda okazała się dobra dla rozdziału wielu innych substancji, dlatego za tych kilka prac na ten temat z 1941 roku, obaj naukowcy dostali Nagrodę Nobla z Chemii w roku 1952. Co ciekawsze już w tych pierwszych pracach opisali możliwość podobnego rozdziału w którym fazą ruchomą jest gaz. I rzeczywiście, już w połowie lat 40. udało się rozdzielić mieszaninę tlenu i tlenku węgla. Inne techniki są bardzo liczne, ale wymienić można chromatografię papierową, wykonywaną na papierowej wstędze i chromatografię cienkowarstwową, wykonywaną na płytkach pokrytych cieniutką warstwą adsorbenta - i taką właśnie analizę wykonywałem na zajęciach.

Wszystkie te metody nie były by jednak wiele warte w analizie, gdyby nie pewna ich specyficzna własność - dla danej temperatury, rodzaju wypełnienia i eluenta, czas po jakim substancja przejdzie przez złoże (czas retencji) jest charakterystyczny tylko dla niej. Jeśli więc na końcu kolumny umieścimy detektor, który pokaże nam, że oto w rozpuszczalniku pojawiła się jakaś substancja, jeśli będziemy znali wszystkie parametry i będziemy wiedzieli jakiego rodzaju mieszaninę wprowadziliśmy na początku, to będziemy mogli poznać jakie substancje zostały wykryte w detektorze, zaś natężenie sygnału powiadomi nas o całkowitej ilości.
Możemy na początku kolumny umieścić ścieki, a po skończonej analizie otrzymamy wykres z pikami odpowiadającymi 20-30 substancjom, jakie były zawarte w mieszaninie, i każdą możemy oznaczyć jakościowo i ilościowo. Właśnie dlatego chemicy analitycy wpadli w zachwyt, gdy techniki chromatograficzne zostały wprowadzone do użytku.

Przykładowy chromatogram wykreślony przez detektor

Moją analizę, jak wspomniałem, przeprowadzałem na płytce, w cienkiej warstwie absorbenta, którym był w tym przypadku wysuszony żel krzemionkowy. Próbka badana ma zatem postać kilku kropel nanoszonych na zaznaczaną linię w pobliżu jednej z krawędzi płytki. Wkłada się ją do zamkniętego szklanego naczynia, na którego dno wlano wcześniej przygotowany eluent. Dobrze jest, gdy takie naczynie pozostanie zamknięte przed rozdziałem przez pewien czas, aby powietrze wewnątrz nasyciło się parami rozpuszczalnika. Często obok próbki badanej nakrapla się roztwór wzorca, zawierający jedną lub kilka znanych substancji. Przez porównywanie chromatogramów tych dwóch mieszanin można z dużą pewnością potwierdzić obecność w próbce substancji zawartych we wzorcu. Następnie płytkę wsadza się do komory, tak aby krawędź tylko lekko zanurzyła się w rozpuszczalniku. Zaczyna on teraz podsiąkać w górę płytki, porywając za sobą naniesione substancje, które zgodnie z powinowactwem do adsorbenta rozdzielają się na prążki. Rozwijania chromatogramu nie przeprowadza się do końca. Gdy czoło rozpuszczalnika mocno zbliży się do drugiego brzegu płytki, wyciągamy ją, zaznaczamy dokąd sięgnął płyn i suszymy.

Jak jednak wspomniany czas przechodzenia przez złoże ma się do położenia plamek? Przecież skoro nawet eluent nie dociera do brzegu płytki, to również rozdzielane substancje nie przejdą przez złoże a my nie zmierzymy czasu ich przechodzenia. No i otóż w przypadku tej techniki stosuje się inną metodę, mianowicie wyznacza się współczynnik Rf (retardation factor). Po prostu całkowitą długość drogi przebytą przez daną substancję dzieli się przez całkowitą długość drogi przebytą przez rozpuszczalnik (dlatego zaznaczamy punkty początku i końca) i uzyskujemy pewną wartość mniejszą od jedności (czasem dla wygody używa się jej stokrotności). Nazywany tą wartość współczynnikiem opóźnienia.

Tak więc najpierw należało zebrać materiał. Wybrałem liście ligustru z którego często tworzy się żywopłoty, są bowiem skórzaste, nieco grubsze i ciemnozielone. Dla urozmaicenia zerwałem też kilka czerwonych liści sumaka, mając nadzieję, że wygląd chromatogramu będzie przez to ciekawszy. Po rozdrobnieniu liście wsypałem do porcelanowego moździerza i utłukłem na miazgę.

W moździerzu

Następnie zalałem heksanem, dla ekstrakcji barwników. Jednak roztwór heksanowy był bardzo słabo zabarwiony - co skądinąd potwierdzało obserwacje Cwieta. Heksan jest głównym składnikiem eteru naftowego. Dolałem więc równoważną ilość metanolu i teraz roztwór stał się intensywnie zielony. Powstałą rzadką papkę należało teraz przesączyć. Gdy to robiłem zwróciłem uwagę na ładny wygląd zazielenionego sączka:

Sączyło się

Otrzymany przesącz rozdzielił mi się na dwie warstwy - metanolowo-wodną o pomarańczowym kolorze i heksanową ciemno zieloną. Woda pochodziła oczywiście z liści. Nie rozdzielałem ich jednak i przy pobieraniu próbek starałem się brać zarówno z warstwy zielonej jak i pomarańczowej.

Warstwy

Teraz należało przygotować komorę. Było to prostopadłościenne naczynie z wewnętrznymi przegródkami, zamykane szkiełkiem. Na dno wlałem kilka centymetrów sześciennych mieszaniny heksanu z acetonem w stosunku 4:1 i całość zamknąłem przykrywką.
Wyciąłem z większego arkusza płytkę tak, aby mieściła się w komorze. Płytka miała postać arkusza folii aluminiowej z naniesioną z jednej strony białą warstwą krzemionki, w dotyku przypominającą mocno nakredowany papier. U dołu, pół centymetra od krawędzi, lekko aby nie zadrapać pokrycia, narysowałem ołówkiem linię i oznaczyłem literami miejsca naniesienia próbek. Przy pomocy kapilarki naniosłem po kilka kropel na każde z trzech miejsc - w jednym tylko mój ekstrakt, w drugim ekstrakt zmieszany ze wzorcem karotenów a na trzecie sam wzorzec:

Naniesione próbki

Wzorzec zawierał karoten. Przy rozwijaniu na tej samej płytce miał dawać żółtą plamkę. Wystarczyło zatem później porównać i już wiedzieć, że "aha, w chromatogramie próbki jest żółta plamka na tej samej wysokości - czyli, że karoten jest".
No dobra - komora przygotowana i nasycona, płytka oznaczona, próbki naniesione. I co teraz?
A no wrzuciłem płytkę do komory, krawędź zanurzyła się lekko w eluencie, ten zaczął podsiąkać w górę a gdy dotarł do plamek, porwał je ze sobą. Jednak wkrótce jednolite plamki zaczęły się rozdzielać i zamieniły się w osobne pasma. Zresztą, co tu dłużej opisywać, zobaczcie animację którą skleiłem z kilkunastu zdjęć komory:



Jako podkład muzyczny wykorzystałem fragment "Wiosny" Vivaldiego, jako że w końcu to roślinne barwniki są tu rozdzielane.

Gdy rozpuszczalnik zbliżył się do drugiego brzegu płytki, wyjąłem ją, zaznaczyłem dokąd dotarł i szybko wysuszyłem. Mieszanina rozdzieliła się na 8-9 barwnych pasm, zgodnie ze wzrastającą niepolarnością (a co za tym idzie spadającym powinowactwem do podłoża). Na podstawie porównywania wyniku z innymi dostępnymi w internecie mogę powiedzieć, że dwa pierwsze pasma to któreś z ksantofili, dwa następne, o kolorze ciepłej i chłodnej zieleni, to chlorofil β i chlorofil α, szare pasmo to feofityna , czyli chlorofil pozbawiony magnezu, na samym zaś końcu łatwo można zidentyfikować karoten.

Drugie rozwijanie mieliśmy przeprowadzać w innym, wybranym przez siebie składzie eluenta, mając więc na uwadze, że większość pasm do końca rozwijania nie przekroczyła połowy, postanowiłem pchnąć je do przodu, zwiększając polarność rozpuszczalnika.

Drugi raz zatem rozdział był dokonany z mieszaniną heksanu i metanolu w stosunku 1:1. I tutaj najlepiej rzecz zobrazuje odpowiednia animacja:




Tym razem uznałem, że najodpowiedniejszym podkładem będzie ten fragment Fantazji Chromatycznej Bacha, nie tylko dlatego, że tytuł mi pasował, ale też dlatego, że to ładny fragment.

Pasma rzeczywiście poszły do przodu, aż za bardzo i w efekcie zaczęły się na siebie nakładać. Zagadką jest dla mnie pojawienie się wyraźnego pasma luteiny - żółtawego barwnika liści. Wcześniej go nie było albo nakładało się na któryś z chlorofili.

Teraz należało poobliczać Rf-y dla poszczególnych plamek, objaśnić co i jak zachodziło i sklecić sprawozdanie, czego bardzo nie lubię. Bo tak, to mógłbym robić, i robić...



Za jakiś czas opowiem nieco więcej o chromatografii i jej technikach. Może uda się też wreszcie pododawać inne filmiki które wykonałem na zajęciach - te ze stapianiem substancji z metalicznym sodem są bardzo efektowne.


-----
[1] M. Tsweet Physical chemical studies on chlorophyll adsorptions ,Berichte der Deutschen botanischen Gesellschaft 24 , 316-23 (1906) - w tłumaczeniu na język angielski przez Henry'ego M. Leicestera, w: Source Book in chemistry 1900-1950 (Cambridge, MA: Harvard, 1968)
[2] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1952/martin-lecture.pdf

* http://pl.wikipedia.org/wiki/Chromatografia
* http://en.wikipedia.org/wiki/Chromatography
* http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_chromatography
* http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/articles/states/richard-kuhn.html

Kiedyś w laboratorium... (3.)

Kryształ fuksyny w otoczeniu gronkowców gramm+. Zrobione przy okazji wybarwiania preparatu mikrobiologicznego metodą Gramma na zajęciach bioanalizy jeszcze w technikum.
Powiększenie około 1000 razy.

Błękitne mundury i cyjanek w soli

Sprawa jaką pragnę dziś opisać, wiąże się w jakiś sposób z omawianym już podejściem "chemiczne - trujące", w ramach którego substancja opisana naukową nazwą wywołuje nieufność konsumentów. Jeszcze większa nieufność wywołuje ta sama substancja opisana literą "E" i liczbą. Gdy zaś nazwa tej substancji brzmi podobnie do nazwy czegoś trującego, śmierdzącego czy ogólnie nieprzyjemnego, co niektórzy zaczynają podejrzewać światowe korporacje o niecne czynności. Żeby zaś nie było zbyt ogólnikowo, przejdę do konkretu.

Sól kuchenna, to powszechna i odwieczna przyprawa używana (a w europie nadużywana) do wszystkich potraw. Chemicznie rzecz biorąc to prawie czysty chlorek sodu, obojętny związek o charakterze jonowym, łatwo rozpuszczalny w wodzie i stanowiący główne źródło chloru i sodu, pierwiastków biorących udział w równowadze elektrolitowej organizmów komórkowych. W postaci dostępnej w sklepach zawiera ponadto naturalne domieszki chlorków potasu, wapnia, magnezu i innych metali, zależnie od pochodzenia i stopnia oczyszczenia. Jest jednak jeszcze coś.
Żeby to zobaczyć trzeba przyjrzeć się napisom na odwrocie opakowania. W większości przypadków pod informacją o kopalni, warzelni i pakowalni, obok informacji o jodowaniu, znajduje się informacja: "Przeciwzbrylacz: E 536". Już to budzi w wielu niepokój. Po co dodawać coś do soli? Czasem oprócz oznaczenia, podawana jest też nazwa przeciwzbrylacza: "żelazocyjanek potasu" co może wywołać zgoła przerażenie. I niestety wielu ludzi szukających informacji na ten temat, natrafia na coś takiego:

Gdy parę miesięcy temu wróciłam z zakupów z solą innej firmy niż zwykle (standardowo kupowałam najtańszą), postawiłam niewielkie opakowanie – oznaczone logo francuskiej firmy, produkującej zdrową żywność – na stole. Podczas obiadu, spontanicznie przeczytałam: E536.

Szybko do internetu. To antyzbrylacz o nazwie żelazocyjanek potasu. Kiedy się pojawił w soli? Trudno powiedzieć, na jakimś forum jest pytanie „co to?” – data: 10.02.2007. Czyli trwa to już co najmniej kilka lat. Niby nieszkodliwy, dalszych info brak. Coś mi nie daje spokoju i szukam w Wikipedii. Wspomniano tu, że silnie toksyczny cyjanowodór powstaje pod wpływem mocnych kwasów. „Ok – myślę – nie będę łączyć soli z cytryną, na wszelki wypadek. Kwas żolądkowy też silny, na szczęście mało solę”. Ale polska wersja mnie nie satysfakcjonuje i znajduję potrzebne mi szczegóły na rumuńskiej Wikipedii (dziękuję jednocześnie niebiosom za wielojęzyczność!). Okazuje się zatem, że wystarczy temperatura 100C (zwykłe gotowanie czegokolwiek, np. wielbionych przez nasz naród ziemniaków), żeby nastąpił rozkład żelazocyjanku potasu, powstał rozpuszczalny w wodzie cyjanowodór, i już nie uchronisz się przed strasznymi cyjankami.Pragnę zaapelować z tego miejsca do wszystkich myślących, prawych polaków, odnośnie sprawy ważnej dla nas wszystkich. Chodzi o zorganizowanie niezależnej sieci produkcji i dystrybucji prawdziwej polskiej żywności[1]

lub:

Do soli , którą kupujemy często dodawane są środki chemiczne – antyzbrylacze, które zapobiegają tworzeniu się gródek w soli kuchennej zwłaszcza w wzbogaconej jodkami i fluorkami. Typowy antyzbrylacz to E536 – żelazocyjanek potasu. Pod wpływem działania silnych kwasów, tj. kwas solny w żołądku, związek ten rozkłada się rozkłada się i wydziela trujący cyjanowodór. Jeśli więc na opakowaniu soli znajdziesz oznaczenie E536 , odstaw ją na półkę. Sól , która jest drobna i miałka wydaje się ładniejsza , nie zbryla się i łatwo wysypuje z solniczki, ale to właśnie ona ma w swoim składzie E536. Ta, która już tak nie zachwyca i zbija się w grudki jest jednak naturalna. Nie kupuj więc soli z antyzbrylaczami![2]

albo w listach dodatków żywnościowych:

E 535 - żelazocyjanek sodu; w postaci czystej jest trujący;
E 536- żelazocyjanek potasu; w postaci czystej jest trujący;
E 538 - żelazocyjanek wapnia; w postaci czystej jest trujący;[3]

Jest jeszcze Wikipedia, ale artykuł w języku polskim nie objaśnia w tej kwestii zbyt wiele, dlatego szukający na ten temat konkretów może się poczuć zdezorientowany. I tu wkraczam ja z zamiarem objaśnienia jak to z tym E jest. Ponieważ jednak temat zahacza o kilka innych ciekawych wątków chemicznych, będzie nie tylko o przeciwzbrylaczu, ale też o błękitnych mundurach, malarzach-alchemikach i odtrutkach. A zatem:

Żelazocyjanek potasu lub ściślej heksacyjanożelazian (II) potasu, to arcyciekawy związek nieorganiczny, należący do grupy związków kompleksowych.
W zwykłych związkach chemicznych, wiązanie pomiędzy atomami jest tworzone przez uwspólnienie dwóch elektronów, po jednym z każdego wiązanego atomu. W wiązaniach jonowych ładunek tej tak zwanej wiążącej pary elektronowej jest silnie przesunięty w stronę jednego z atomów, ale nie całkowicie (o ile dobrze pamiętam, w chlorku sodu na chlorze znajduje się 76% ładunku, na sodzie 14% a reszta gdzieś pomiędzy - fizyka klasyczna tego nie wyjaśni), natomiast w wiązaniu kowalencyjnym para mieści się mniej więcej po środku. Atomy oddają lub przyjmują elektrony aby uzyskać w swym otoczeniu oktet - jest to stara zasada, wałkowana raz po raz w gimnazjach i liceach, więc nie będę się wdawał w szersze opisy.
Związek kompleksowy działa inaczej. Tu również tworzy się wiązanie z parą elektronów, ale obydwa pochodzą z jednego z atomów - nazywanego donorem - i przechodzą do drugiego - nazywanego akceptorem - zajmując potencjalne "puste" orbitale. Takie wiązanie nazywany koordynacyjnym. Wiązań takich może być utworzonych bardzo dużo, w niektórych przypadkach nawet kilkanaście (choć specjaliści nie są pewni czy w tzw kompleksach kanapkowych wszystkie donorowe atomy tworzą wiązanie) , zatem atom przyjmujący pary nazwany jest atomem centralnym, zaś cząsteczki lub atomy przyłączone ligandami.
Po takim iście podręcznikowym wstępie czas przejść do naszego związku. Mamy tutaj kation żelaza (II) otoczony sześcioma skoordynowanymi anionami cyjankowymi CN- , wypadkowy ładunek [(+2) + (-6)=(-4)] to -4, całe indywiduum zachowuje się zatem jak bardzo duży anion zobojętniany w tym przypadku potasem. Na dodatek kryształy wytrącające się z roztworu wiążą wodę w liczbie trzech cząsteczek na jedną cząsteczkę kompleksu, stąd wzór ogólny K₄[Fe(CN)₆] • 3H₂O

Heksacyjanożelazian II

Cyjanożelazian II ma postać żółtawego krystalicznego proszku, bardzo dobrze rozpuszczalnego w wodzie. Jego wykorzystanie jako antyzbrylacza wiąże się z ciekawą właściwością. Sól kuchenna jest higroskopijna (choć tak na prawdę przyczyną są tu domieszkowe chlorki wapnia i magnezu, czysty związek chłonie wilgoć bardzo słabo), dlatego w wilgotnym powietrzu nasyca się wodą tworzącą potem cienką warstewkę solanki na kryształkach. Gdy później wilgotność powietrza spada, woda wyparowuje pozostawiając drobnokrystaliczną masę sklejającą ziarna. Jednak dodatek niewielkiej ilości żelazocyjanku zmienia tą sytuację.
Selektywnie osadzając się na ściankach zarodków krystalizacji, promuje powstawanie igiełkowatych, kruchych kryształków, nie wiążących ze sobą ziaren soli. Większy dodatek powoduje ponadto, że sól przechowywana na zewnątrz nie twardnieje w jedną bryłę w temperaturach niższych od zera, co nazywane jest skawaleniem[4]. Krystalizacja soli w takich warunkach prowadzi do powstania tzw. "dendritic salt" co można tłumaczyć jako sól igiełkowata, u nas chyba nie znana. Jest używana jako sól kąpielowa i składnik solnych kosmetyków, gdyż łatwiej rozpuszcza się w wodzie i dobrze wchłania olejki zapachowe [5] Normy europejskie określają maksymalny poziom zawartości E 536 w soli spożywczej jako 20 mg/kg[6]

Czy jednak taki związek cyjanku z żelazem, nie uwalnia aby tego cyjanku?
Każdy kompleks cechuje określona trwałość. Określa się ją liczbowo jako logarytm z ilorazu stężenia kompleksu podzielonego przez stężenia cząstek powstałych w wyniku jego rozpadu. Dla tego związku wynosi ona 24. Oznacza to, że wynik ilorazu można przedstawić jako 10^24 (1000000000000000000000000) - tyle razy więcej jest kompleksu niż produktów rozpadu. Co to oznacza? Przyjmijmy, że mamy do czynienia ze stężonym roztworem. Rozpuszczalność to 289 g/dm³, co daje stężenie 0,785 mola związku w litrze. Mol to 6,0221x 10^23 cząsteczek. Mamy zatem rozpuszczone 4,725 x 10^23 cząsteczek (obrazowo: 472500000000000000000000 cząsteczek). Podzielmy tą liczbę przez wynik ilorazu w stałej trwałości a z wyniku wyciągnijmy pierwiastek siódmego stopnia* i wyjdzie nam około 0,9 cząsteczki cyjanku. W praktyce, uwzględniając chaotyczną postać równowag chemicznych, możemy uznać, że w takim roztworze czasem jest jedna-dwie cząsteczki cyjanku a czasem żadna.
To bardzo trwały kompleks.

Jak już wspominałem, w jednym kilogramie soli jest 20 miligramów żelazocyjanku, dlatego praktycznie rzecz biorąc nie ma tam żadnej cząsteczki cyjanku. A co z zarzutami o rozkładanie się w żołądku? Aby do tego dojść, muszę znów wdać się w chemiko-historyczną dygresję:

W 1704 roku, niemiecki malarz Diesbach usiłował otrzymać sztuczny odpowiednik czerwieni koszenilowej - cennego a zarazem drogiego barwnika otrzymywanego z pancerzyków owadów nazywanych Czerwcami. Wiąże się z tym zresztą ciekawy fakt, mianowicie pierwotnie barwnik otrzymywano z larw czerwca polskiego, owada żerującego na roślinie zwanej Czerwcem i zbieranej w miesiącu czerwcu. Ponieważ zaś barwnik ten był naszym produktem eksportowym już we wczesnym średniowieczu, aż do odkrycia w podbitej Ameryce czerwca żyjącego na kaktusach, sądzi się, że nazwa miesiąca wzięła się od tych owadów. Koszenila była jednak droga - do wytworzenia kilograma potrzeba 150 tysięcy owadów - miała jednak tą zaletę, że była bardzo trwała, nawet jak na barwniki naturalne, choć i tak po pewnym czasie blakła. Dlatego Diesbach postanowił otrzymać coś do niej podobnego ale tańszego.
Zmieszał ze sobą siarczan żelaza i potaż, pożyczony od niejakiego Dieppela. Potaż był zanieczyszczony pozostałościami "oleju zwierzęcego Dieppela" - był to produkt ogrzewania do zbrązowienia różnych odpadowych materiałów zwierzęcych, jak kopyta, skóry czy zaschnięta krew. Nie wiem dlaczego, może chodziło o alchemię. Dieppel twierdził w rozprawie doktorskiej, że jego olejek jest panaceum i zalecał go na tyfus, cholerę, padaczkę i inne choroby, co do czego ówcześni mieli sporo wątpliwości.

Potaż miał być właściwie wyrzucony i dlatego malarz zdobył go za darmo. Podejrzewam, że zamierzał otrzymać coś w rodzaju czerwieni żelazowej, mając nadzieję na stworzenie czegoś bardziej czerwonego, jednak gdy zmieszał oba składniki otrzymał coś o blado-fioletowym kolorze. Gdy przemył masę wodą dla rozpuszczenia nadmiaru składników, na dnie pozostał mu osad barwy intensywnie błękitnej, nierozpuszczalny w wodzie, nie blaknący na świetle i idealnie nadający się jako pigment malarski.

Dotychczas jedynym niebieskim pigmentem była ultramaryna, której dzieje i własności opisałem w jednej z poprzednich notek, będąca pochodną pewnego minerału, bardzo przy tym droga a zarazem wrażliwa na wilgoć i światło. Błękit można było otrzymać też ze związków miedzi, ale ten zieleniał lub brązowiał bardzo szybko. Nic więc dziwnego, że gdy w 1710 roku pojawił się "błękit berliński" o cenie dziesięciokrotnie niższej, malarze wpadli w zachwyt. Był to na prawdę pierwszy barwnik syntetyczny, nie występujący w przyrodzie. Odkrywca początkowo nie wiedział co zaszło. Recepturę wraz z Dieppelem, odtworzył, również zresztą przypadkowo, Georg Ernst Stahl, który oprócz kilku odkrywczych prac dał się poznać jako jeden z twórców teorii flogistonowej.

Z poparciem Pruskiej Akademii Nauk zaczęto produkować pigment, nie ujawniając jednak jego receptury aż do 1724 roku, gdy pewien anglik opublikował pełny opis w czasopiśmie Philosophical Transactions. Za najstarsze dzieło do którego użyto błękitu pruskiego uważa się obraz "Złożenie do grobu" Pietera van der Werffa z 1709 roku. Od tego momentu błękit rozpowszechnił się w malarstwie. Jednak nawet odkrywcy zachodzili w głowę, co takiego na prawdę zachodziło i czym właściwie była otrzymana przez nich substancja.

Dopiero w 1754 roku, francuski chemik Pierre Macquer stwierdza, że po gotowaniu błękitu z mocnym kwasem otrzymuje się tlenek żelaza i pewną lotną substancję, z której ponownie można go ponownie otrzymać. Substancja ta została wyodrębniona a po stwierdzeniu jej kwaśnych właściwości, nazwana kwasem cyjanowym, od greckiego Cyanos co oznacza "błękitny". Nie była to zupełnie poprawna nazwa, bo sam cyjanowodór jest raczej bezbarwny, zaś w języku angielskim popularna stała się nazwa Kwas Pruski. Skojarzenie utrwaliło się, gdy kolor został oficjalnie przyjęty za barwę pruskiej armii, dla odróżnienia od zieleni wojsk rosyjskich; wadą pigmentu była podobno łatwość spierania się wraz mydłem. Po udowodnieniu składu, i potwierdzeniu że barwnik powstaje po zmieszaniu soli żelaza ze związkiem cyjanku z żelazem, nazwano ten związek żelazocyjanem, choć sam ma akurat kolor żółty. I tak to się zaczęło.

Dziś możemy odtworzyć rzeczywisty przebieg wydarzeń. Dieppel ogrzewając z potażem odpady zwierzęce, zawierające dużo białka a zatem i azotu, wytworzył między innymi pewną ilość cyjanków i cyjanożelazianów, te w połączeniu z żelazem stworzyły cyjanożelazian żelaza - związek, w którym metal jest zarówno kationem jak i anionem. Bardzo podobną reakcję wykonywałem niedawno na zajęciach z analizy związków organicznych, tylko tutaj użyłem metalicznego sodu. Tworzenie błękitu pruskiego jest też reakcją charakterystyczną dla wykrywania cyjanków. W pierwszym etapie pierwsze porcje dodanego siarczanu żelaza II tworzą cyjanek żelaza:

Fe²⁺ + 2CN^- = Fe(CN)2

który wobec obecnych jeszcze w roztworze cyjanków zamienia się w heksacyjanożelazian:

Fe(CN)2 + 4CN^- = [Fe(CN)₆]⁴⁻

będący, jak się rzekło, związkiem bardzo trwałym a w związku z tym równowaga reakcji jest bardzo silnie przesunięta w kierunku jego wytworzenia. Sole żelaza II łatwo ulegają utlenieniu do żelaza III, które reaguje z żelazocyjankiem dając osad błękitu:

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]⁴⁻ = Fe₄[Fe(CN)₆]₃

Między innymi dzięki temu żelazo II jest jedną z odtrutek na cyjanki. Dawniej oprócz związku o powyższym wzorze wyróżniano jeszcze błękit "rozpuszczalny" o wzorze _FeK[Fe(CN)₆], jest to w zasadzie inna forma przybierająca postać koloidu, koagulującego wobec dodatku soli żelaza. Co ciekawsze podobna reakcja była kiedyś wykorzystywana przy odczytywaniu palimpsestów - pisałem już o kwasie galusowym którego używano w tym celu. Reakcja z pozostałościami atramentu pozwalała ujawnić wywabiony tekst, lecz i ten sposób okazał się zbyt inwazyjny.

Oprócz żelazocyjanku zawierającego żelazo II istnieje jeszcze związek z żelazem na wyższym stopniu utlenienia. Ten cyjanożelazian III, w dawnej nomenklaturze nazywany dla odróżnienia żelazicyjankiem, mający postać pomarańczowego proszku, można otrzymać również w wyniku utlenienia opisanego związku, na przykład za pomocą gazowego chloru.

Heksacyjanożelazian III potasu

A co się stanie, gdy cyjanożelazian III zmieszamy z żelazem II? Powstanie błękit pruski.

Intuicyjnie kojarzymy, że o ile w pierwszym przypadku powinien tworzyć się cyjanożelazian II żelaza III, to w drugim powinien powstać zupełnie inny związek, mianowicie cyjanożelazian III żelaza II, i rzeczywiście, ten drugi błękit nazwano dawniej błękitem Turnbulla. W rzeczywistości jednak w obu przypadkach otrzymujemy tą samą substancję, jedynie różnice w ilości poszczególnych składników (nadmiar żelaza lub cyjanku) podczas analizy mogą spowodować różnicę w odcieniach. Trzeba bowiem pamiętać, że w stanie stałym w większości związków o charakterze jonowym, nigdy nie mamy do czynienia z pojedynczymi cząsteczkami, sieć krystaliczna tworzona jest przez poszczególne jony połączone wszystkie w jedną całość - dlatego teoretycznie kryształ można uznać za bardzo dużą cząsteczkę.

W tym przypadku sieć tworzą na przemian atomy żelaza II i III i otaczające je aniony cyjankowe. Zatem niezależnie jaki żelazocyjanek z jaki żelazem zmieszamy, atomy ułożą się w taką samą sieć,w której komórce elementarnej Fe³⁺ tworzy komórkę regularną, ściennie centrowaną, zaś Fe2+ pojawia się pośrodku krawędzi . Jony cyjankowe otaczają Fe³⁺ oktaedrycznie, łącząc się z nim poprzez atomy azotu, zaś z Fe²⁺ węglem.[7] Niestety nie znalazłem dobrego rysunku, więc musiałem wykonać własny:

Sieć krystaliczna błękitu pruskiego.

Objaśnienia: Fe²⁺; Fe³⁺, N; C. W narożu oktaedryczny układ ligandów.

Pod wpływem światła elektrony przechodzą od jednego atomu do drugiego zmieniając ich stopień utlenienia i adsorbując w ten sposób głównie ciepłe barwy co skutkuje nietypową dla żelaza błękitną barwą związku. Dlatego też połączenia żelazocyjanków z żelazem o tym samym stopniu utlenienia są bezbarwne, nazywane niekiedy bielą berlińską. Powyższa struktura wykazuje obecność szeregu luk między węzłami sieci, w które w sposób podobny jak z zeolitami wpasowywać się mogą atomy niektórych metali. Dlatego błękit jest wykorzystywany do leczenia zatruć na przykład Talem lub radioaktywnym Cezem, które wchłania w siebie i z nimi jest wydalany podobnie, jak węgiel medyczny przy zatruciach pokarmowych.

Po przejściu przez ten długi łańcuch skojarzeń przeję wreszcie do tematu szkodliwości:

RozkładJak już objaśniałem, związek jest zbyt trwały aby rozkładać się w roztworze, jak to jest jednak z kwasami?
Zasadniczo kwaśne środowisko przyśpiesza rozkład związku, jednak potrzeba tu kwasów o dużym stężeniu. Sądzę, że stężony kwas solny lub bardzo mocny siarkowy by wystarczały, zwłaszcza gdyby trochę z nimi związek pogotować. Właśnie w ten sposób odkryto cyjanowodór - francuski chemik gotował błękit pruski ze stężonym kwasem i zobaczył, że coś mu się wydziela.

Sok żołądkowy w porównaniu z resztą organizmu jest wyjątkowo kwaśną wydzieliną - odczyn mieści się zwykle w granicach 1- 2 pH. Samo wydzielanie tego kwasu następuje zresztą w ciekawy sposób - organizm nie może produkować go wprost w jakiś specjalnych gruczołach, bo zostałyby uszkodzone przez własny wytwór, dlatego jego składowe są zbierane z organizmu osobno. Enzym dehydrogenaza węglanowa łączy dwutlenek węgla z wodą, wytwarzając jony wodorowęglanowe i wodorowe, następnie jony wodorowe są aktywnie transportowane na zewnątrz komórek wyściółki do specjalnych kanalików i tam dopiero ulegają zatężaniu, mieszają się z jonami chlorkowymi transportowanymi w podobny sposób i są wyrzucane do żołądka. W ten sposób kwas jako taki nie jest obecny we wnętrzu żadnej z komórek.
A jak mocny jest kwas żołądkowy? 0,5 %

Tak naprawdę mamy zatem do czynienia z kwasem bardzo rozcieńczonym, zupełnie niewystarczającym do rozkładu E 536. Co jednak z rozkładem termicznym?
Idąc za pierwszym cytowanym tekstem zajrzałem do rumuńskiej Wikipedii, i rzeczywiście pisze tam, że w temperaturze 100 stopni Celsiusza ulega rozkładowi do chlorku żelaza i cyjanowodoru.[8] Stwierdzenie jest linkowane do rumuńskiego portalu medycznego tam natomiast źródeł brak. Zastanawiające jest tutaj, dlaczego z rozkładu związku pod wpływem samej tylko temperatury, miałby powstawać chlorek żelaza - przecież w związku brak chloru. Jedynym wyjaśnieniem jest to, że związek rozkłada się w tej temperaturze w obecności kwasu solnego - inaczej musiałby nam z niczego powstawać chlor. Ostatecznie dalsza część artykułu stwierdza, że związek jest bezpieczny i tylko minimalnie toksyczny.
Inne źródła do jakich zaglądałem stwierdzały, że rozkład termiczny czystego związku następuje dopiero powyżej 200-300 stopni, podczas topnienia[9], natomiast w stu stopniach traci jedynie wodę krystalizacyjną(niektóre źródła podawały temperaturę rozkładu na 400 stopni). Wedle karty charakterystyki spożycie wywołuje jedynie objawy słabego podrażnienia. Zresztą nawet gdyby cały związek uległ rozkładowi, jego szkodliwość byłaby niewielka. Policzmy:
Do soli dodaje się go 20 mg/kg. Dzienne spożycie soli wynosi do 10 gramów co stanowi 1% kilograma. W tej ilości - jeśli w całości pokryjemy ją kupioną solą - będzie zatem zawarte 0,2 mg żelazocyjanku. Z tej ilości związku mogłoby się wydzielić 0,095 mg cyjanku. Za dawkę toksyczną uważa się ok. 20-50 mg a za śmiertelną dla człowieka 150-200 mg - ale, jak już pisałem, związek podczas gotowania się nie rozkłada.

A może jednak sam związek, bez rozkładu, jest w jakiś sposób toksyczny? Na przykład odkłada się gdzieś i po pewnym czasie szkodzi?
Przegrzebałem internet pod tym kątem dosyć dokładnie i znalazłem obszerne omówienia całkiem licznych badań toksykologicznych, które wam tu krótko streszczę: związek zdecydowanie nie ma skłonności do gromadzenia się. W badaniach w których wstrzyknięto roztwór do tętnicy nerkowej psów stwierdzono, że cała dawka ulega przesączeniu bez uszkodzenia nerek, bez wywoływania krwiomoczu czy białkomoczu. Żelazocyjanek podany we wlewach nie łączył się z białkami osocza. W badaniach na królikach stwierdzono wydalanie podobne do mocznika. W badaniach na ludziach po wstrzyknięciu dawek rzędu 0,6-6,5 g następowało szybkie wydalanie. W starym badaniu z lat trzydziestych stwierdzono, że u dzieci iniekcje związku w czasie od kilkunastu dni do kilkunastu miesięcy nie wywoływały uszkodzeń i zaburzeń układu moczowego (jak dla mnie badanie na dzieciach jest dosyć kontrowersyjne) .
Istnieje pewne ryzyko związane z wytrącaniem się osadu żelazocyjanku wapnia i magnezu w kanalikach nerkowych, możliwe dla wysokich stężeń, dlatego w innych badaniach sprawdzano wpływ końskich dawek związku - 20 kg suka, której podano łącznie 100 g związku wydaliła go całkowicie w ciągu 24 godzin, przy czym nie został później wykryty ani w kale ani w soku żołądkowym ani w krwinkach. Szczury, którym podawano dawki rzędu 200 g/kg masy wydalały większość związku z kałem i moczem. Pięcioro pacjentów z uszkodzoną wątrobą wydaliło większość dawki 50 mg w ciągu następnej doby.
Biologiczny czas półtrwania u zdrowych ludzi wynosi 135 minut, u psów 50 minut.
W grupie 111 osób, w tym części chorych na kłębuszkowe zapalenie nerek, w innej części na nadciśnienie i amyloidozę, nie stwierdzono działania toksycznego, przy czym 25% dawki było wydalonych w ciągu pierwszej godziny. W innym badaniu dziesięciu mężczyznom i dziesięciu szczurom przez 13 tygodni podawano dietę zawierającą 0; 0,05; 0,5; i 5% związku. Czynności organizmu były w normie w każdej grupie oprócz tej zjadającej pożywienie z 5% dodatku, gdzie stwierdzono niewielkie obniżenie stężenia hemoglobiny. U szczurów w grupie z 0,5% dodatkiem zauważalne były lekkie uszkodzenia nerek, w grupie 5% były większe ale nadal niegroźne.[10] Ostatecznie w badaniach na szczurach przyjęto za dawkę toksyczną wielkości1600 - 3200 mg na kilogram szczura, przy której występuje 5% ryzyko uszkodzenia nerek. 3200 mg to 3,2 grama czyli łyżka do herbaty. Nawet dla dawki 5000 mg/szczura nie stwierdzono działania teratogennego i rakotwórczego[6]
Znalazłem też opis przypadku klinicznego, w którym pewna kobieta usiłowała popełnić samobójstwo połykając czubatą łyżeczkę błękitu pruskiego i popijając alkoholem. Stwierdzono niewielką methemoglobinemię poniżej stężeń toksycznych. Brak powikłań sprawił, że po 12 godzinach można było wypisać ją do domu[10]

Podsumowanie:
Niektórych powyższy artykuł może znudzić w połowie, gdy po omówieniu historii biorę się za ścisłą chemię, dlatego streszczam wnioski w podsumowaniu. Nie wiem doprawdy jakiego rodzaju czytelnik jest moją grupą docelową.

A więc: żelazocyjanek potasu to nie cyjanek. Nie rozkłada się z wydzieleniem cyjanków w roztworach. Nie rozkłada się w żołądku ani w obecności octu czy cytryny, bo kwasy te są dla niego za słabe. Nie rozkłada się w czasie gotowania potraw. Jego zawartość w soli kuchennej sięga miligramów w całym kilogramie, zatem w ilości zużywanej każdego dnia zawarte są ślady tego związku. Gdyby zaś zjeść kilogram soli, to z pewnością zabójczy okazałby się nadmiar soli a nie jakieś tam dodatki.
Jest łatwo wydalany, nie gromadzi się w organizmie, nie upośledza wydalania trucizn i innych związków. Dopiero jedząc go łyżeczkami możemy narazić się na jakieś zagrożenie. Dlatego też apeluję z tego miejsca do Myślących Polaków: nie dajcie się zwariować!
A wciąż powątpiewających zapraszam do przejrzenia wszystkich źródeł i wyrobienia opinii; w końcu po to te wszystkie cytowania.

Ps.Cała ta afera ze sfałszowaną solą przydarzyła temu postowi popularności szczególnie od czasu gdy Fakt napisał, że żelazocyjanek i siarczan sodu to związki trujące. Jak zdaje się wynikać z badań, od takiej soli raczej nie dostaniemy skrętu kiszek, ale pozostaje tylko zastanowić się, ile jeszcze takich fałszerstw dzieje się w kraju a my o nich nie wiemy? Dla dalszego uspokojenia dodam tylko, że siarczan sodu, zwany przez farmaceutów solą glauberską, jest nieszkodliwy i najwyżej może zadziałać przeczyszczająco, chociaż w soli wypadowej jest go na to za mało. Niektóre gazety pomyliły go z siarczynem sodu pisząc że rozkłada witaminy. A już w ogóle podejście mediów do te sprawy jest skandaliczne.

-------------
Przypisy:
* w równaniu trwałej mamy stężenie kompleksu dzielone przez stężenia składowych podnoszone do odpowiednich potęg i mnożone przez siebie czyli [Fe(CN)6]/[Fe] X [CN]^6. Ponieważ [Fe]=1/6 [CN] to można dzielnik zastąpić przez [CN]^7; żeby uzyskać stężenie [CN] trzeba więc zastosować pierwiastek siódmego stopnia - jeśli się mylę to poprawcie, bo z rachunków jestem słaby, ale istoty tego że w roztworze wychodzi około prawie cząstka to raczej nie zmieni.

[1] http://tashiwater.wordpress.com/2011/04/11/myslacy-polacy-nie-dajmy-sie-zamordowac/
[2] http://www.infotuba.pl/styl_zycia/kulinaria/biala_smierc_czy_biale_zloto___a13235.xml
[3] http://super-sylwetka.pl/dieta/39-odzywianie/177-jak-czytac-etykiety-spozywcze-2
[4] James Derek Birchal "Sposób zapobiegania skawaleniu się chlorku sodowego" opis patentowy urzędu patentowego PRL, patent nr. 50177
[5] http://www.snowdriftfarm.com/askthechemist.html
[6] http://ec.europa.eu/food/fs/sc/scan/out70_en.pdf
[7] "Laboratorium chemii nieorganicznej", Praca zbiorowa pod red. dr J. Stroki (doc.)
[8] [... La peste 100°C se descompune şi se formează cianura de potasiu şi clorura de fier ] http://ro.wikipedia.org/wiki/E536
[9] http://alchem.eu/_upload1/pliki/potasu_zelazicyjanek.pdf
[10] http://ntp.niehs.nih.gov/index.cfm?objectid=6F5EB8C4-F1F6-975E-721334675DBBB7F5

* http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%BBelazocyjanek_potasu
* http://pl.wikipedia.org/wiki/B%C5%82%C4%99kit_pruski
* http://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_ferrocyanide
* http://en.wikipedia.org/wiki/Prussian_blue
* http://en.wikipedia.org/wiki/Dippel%27s_Oil
* http://de.wikipedia.org/wiki/Berliner_Blau
*