Kiedyś w laboratorium (80.) - Bielenie kwiatów siarką

 Jednym ze stosunkowo częstych doświadczeń na pokazach chemii jest bielenie kwiatów i materiałów dwutlenkiem siarki, będące zresztą zwykle kontynuacją eksperymentów z siarką. Po pokazaniu jak siarka wygląda i jak się stapia, następuje podpalenie w pojemniku z tlenem. Potem do pojemnika wkłada się różę i voila, mamy pokaz właściwości siarki. 

Kolba z tlenkiem siarki. Płatek róży zwykły i wybielony

A gdyby pod ręką nie było siarki? 

W takiej sytuacji znalazłem się w zeszłym roku, gdy przygotowywałem pokaz na imprezę firmową. Byłoby fajnie to pokazać, ale pod ręką nie było głównego składnika. I myślę, że w podobnej sytuacji może być wiele szkolnych pracowni chemicznych. Ale od czego jestem chemikiem. Przecież zarówno siarkę do pokazania jak i jej tlenek można wytworzyć z odczynników dostępnych na każdej pracowni analitycznej. 

Jednym z często stosowanych odczynników przy miareczkowaniu jodometrycznym jest tiosiarczan sodu. Związek zawierający dwa atomy siarki na bardzo różnych stopniach utlenienia. Jeden to centralny atom anionu siarczanowego, do którego normalnie podłączone są cztery tleny, o stopniu utlenienia +6. Drugi zastępuje jeden tlen i ma stopień utleniania -2. W zasadzie pełni tutaj rolę siarczku. Siarczku siarki, żeby było ciekawiej. 

Połączenie takie można otrzymać gotując siarkę z siarczynem sodu, jest to jednak reakcja w pełni odwracalna i to właśnie wykorzystamy w tym przypadku. Właściwości związku można przedstawić na dwa sposoby, oba mogą być użyte na pokazach.  W pierwszym robimy niezbyt mocny około 1% roztwór tiosiarczanu, wlewamy do większej zlewki i mieszając dodajemy kilka kropli kwasu solnego. Początkowo nic się nie dzieje, ale z czasem roztwór zaczyna opalizować. Wydaje się niebieskawy, światło przechodzące staje się żółte. Stopniowo mętność narasta aż roztwór wygląda jak chude mleko. Przechodzące światło staje się czerwone o ile jeszcze prześwieca.

Drugi sposób wykorzystałem na pokazach. Do kolby zamykanej korkiem wsypałem łyżeczkę tiosiarczanu i polałem rozcieńczonym kwasem solnym. W kwaśnych warunkach następuje proces nie będący prostym odszczepieniem jonu siarczkowego. Część z nich utlenia się do siarki pierwiastkowej, zaś część jonów tiosiarczanowych redukuje do siarczynowych. Te zaś na kwaśno zmieniają się w nietrwały kwas, który odszczepia wodę i daje dwutlenek siarki. 

Do naczynia z dwutlenkiem wkładamy zawieszony na nitce płatek róży lub mały kwiat. Wybielenie następuje w ciągu minuty, zaczynając od brzegów. Dłużej zabarwione zostają grubsze żyłki. Jeśli płatek jest mocno woskowy, można go wcześniej zwilżyć.

Dwutlenek siarki zamienia naturalne barwniki, głównie antocyjany, w formy sulfonowane. Powoduje to przerwanie struktur elektronowych odpowiedzialnych za wyraźne zabarwienie. [1] Dawniej tłumaczono reakcję redukcją do form leuko, ale tych nie wykryto w odbarwionych roztworach (nie wiem jak to teraz wygląda w podręcznikach). Powstałe produkty nie są trwałe. Ulegają stopniowemu rozpadowi, toteż odbarwione w ten sposób kwiaty stopniowo wracają do poprzedniego koloru, choć zwykle nie jest to powrót do takiej samej intensywności.

Gdy już kończymy pokaz warto zwrócić uwagę na żółtawy, kłaczkowaty osad. To elementarna siarka. Jakby ktoś bardzo potrzebował konkretnie siarki może to być jedna z dróg wytworzenia, choć chyba niezbyt tania.

----------

[1] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4615-4139-4_43

Światy jakie mamy w głowach

 Książka Łukasza Lamży nie jest za bardzo chemiczna, ale spodobała mi się na tyle, że warto o niej trochę tu opowiedzieć.

Autor, znany już niektórym z youtubowej serii Czytamy Naturę, a trochę mniejszemu gronu z artykułów prasowych na temat nauki, skupia się tu na popularnych dziedzinach pozornie związanych z nauką, a w rzeczywistości bardzo od niej odległych. Różdżkarze posługujący się parageologiczną terminologią, powołujący się na promieniowanie i na liczbowe skalę. Koncerny homeopatyczne sprzedające cukier pod sloganami pamięci substancji i nierealnych rozcieńczeń. Przeciwnicy szczepień, wyliczający ilość toksyn w jednej dawce i straszący absolutnie pewnym związkiem przyczynowym z chorobami. Jest tego cała masa. 

 

Nie jest to jednak książka mocno nastawiona na polemikę. Autor objaśnia niezbędne minimum, aby pokazać czemu pseudonauka jest właśnie tak nazywana. Bardziej można by powiedzieć, że jest to podróż drogami, jakimi kierują się myśli. Lamżę bardziej tutaj interesuje, co też takiego mają w głowach osoby, które to wszystko wymyśliły, osoby, które potem to bezmyślnie powtarzają i na końcu przeciętni odbiorcy, którzy kiwają głową i mówią: tak jak to wyjaśniłeś, to brzmi sensownie.

Jeden z najciekawszych rozdziałów omawia mało szerzej znane zjawisko nierealnych gadżetów audiofilskich. Każda dziedzina zainteresowań obrasta z czasem o swoje specjalistyczne sprzęty, te nabierają marek a producenci  prześcigają się w wymyślaniu coraz lepszych modeli. Albo przynajmniej lepiej reklamowanych. Z pewnością są producenci sprzętu do majsterkowania, którzy zapewniają, że ich piła się nie tępi do a młotek nie męczy ręki, bo są zrobione ze specjalnego stopu, jakiego nie mają inni.  

Przypadkiem takim są sprzęty do słuchania muzyki w sposób najpełniejszy, czysty, dający najlepsze  doznania. Otóż czego ci producenci ze sprzętem nie zrobią, zawsze wprowadzona zmiana "poszerza przestrzeń dźwięków" i "zmniejsza szumy".  Są to co sprawy związane z tak subtelnymi wrażeniami słuchaczy, że ponoć tylko prawdziwy koneser zauważy jak bardzo drogi kabel czy kosztowny głośnik poprawia jakość dźwięku. Co budzi oczywiste pytania, czy chodzi tu o efekty rzeczywiste, które ktokolwiek jest w stanie usłyszeć, czy o dźwiękowy odpowiednik Nowych Szat Cesarza. O sprzęt tak drogi i ceniony przez podobnych amatorów, że kupujący wstydzi się przyznać przed samym sobą, że nie widzi różnicy.

Ale subtelne efekty to jeszcze za mało. Producenci w reklamach sprzętu odwołują się do naukowo brzmiących wyjaśnień działania. Ich kabel redukuje szum kwantowy, podstawka pod głośnik pochłania z otoczenia fale magnetyczne i to wszystko ma związek z energią próżni. W dużej części jest to w rzeczywistości bełkot, mieszający terminologię bez ładu i składu, ale przynajmniej mądrze brzmiący dla osób, które się na danej dziedzinie nie znają. Łatwo się uśmiechnąć czytając o efektach kwantowych w kablach zasilających, mających sprawić, że optyczny odczyt zerojedynkowego zapisu dźwięku z płyty CD będzie lepszy; bo  jedyne co sprzęt sczytuje z płyty to ilość wypaleń krótkich i długich a nie jakość promienia lasera - ale trzeba zauważyć, że podobnie wygląda reklamowanie i promowanie innych rzeczy. 

Podstawki pod kubek produkujące "żywą wodę" czy dokonujące strukturyzowania, czy preparaty homeopatyczne, są opisywane podobnym bełkotem, ale tym razem nie chodzi o efekty dźwiękowe, których nikt nie odróżnia, tylko o zdrowie. W ogóle w niektórych dziedzinach trudne terminy czerpanie z nauki wydają się istnieć na podobnej zasadzie co hermetyczne, tajemnicze określenia dawnych magów i alchemików. Nikt nie musi ich rozumieć. wystarczy że dobrze brzmią w ramach formuły "X wywołuje Y, dzięki czemu jesteś zdrowy". To, co dawniej wytłumaczonoby w ten sposób, iż przedmiot ten działa magicznie, za sprawą sił nadprzyrodzonych, duchów zaklinanych pieczęcią Salomona i niezrozumiałych dla nikogo symboli starożytnych cywilizacji; dziś jest objaśniane poprzez "oddziaływania kwantowe", które wzbudzają energię ziemi, co wywołuje wibracje, które powodują rezonans - a to wszystko zachodzi w piątej gęstości. To się aż prosi o prowokację w stylu afery Sokala.[s]

A to przecież nie koniec ludzkich możliwości. Dalej mamy płaskoziemców, choć tym nie poświęcono wiele miejsca. Mamy kreacjonistów młodej ziemi, którzy uważają, że świat ma tylko 6 tysięcy lat a historia Noego była prawdziwa, bo oni tak interpretują Biblię. Są ludzie obawiający się opryskiwania chemikaliami z samolotów, którzy kompulsywnie rozsyłają innym filmiki z YT. Są łykający garściami suplementy witaminowe, pijący surową wodę, bo jest bardziej naturalna, wypatrujący oznak choroby we wzorach na tęczówce. Są wreszcie ludzie nie wierzący w ocieplenie klimatu i to, że jakieś szczepionki działają. A jako wisienka na torcie Zięba i jego metoda powiększania piersi hipnozą - weryfikacja tego ostatniego w literaturze naukowej dała zaskakujące rezultaty.

Lamża jednak, jak już wspomniałem, nie jest jakoś mocno zainteresowany dogłębną polemiką. To nie jest książka poświęcona dokładnemu wyjaśnianiu wszystkiego, wraz z podawaniem szczegółowej argumentacji. Jeśli szukacie czegoś takiego, jakiegoś zbioru najlepszych argumentów tłumaczących najpopularniejsze bzdury, to bardziej bym polecił książkę "Lekarze, naukowcy, szarlatani" Bena Goldacre'a. Tym, co wydaje się Lamżę bardziej w tym interesować, jest pokazanie sposobów w jakie te bzdury są produkowane i przyjmowane przez ludzkie umysły. Prawie każdy rozdział tłumaczy jakiś element prawidłowej metody naukowej, sposobów krytycznego myślenia czy mechanizmów wedle których działają błędy poznawcze.  Czyni to stylem dość przystępnym, lekkim, bez stosowania nie objaśnianej terminologii.

***

Przy czym to nie jest tak, że książka podobała mi się w każdym szczególe. Może trochę nie do końca mieszczę się w grupie docelowej, bo przy każdym rozdziale kręciłem nosem, że można było jeszcze coś więcej dodać, bo jeszcze o czymś słyszałem, co pasuje do tematu. Na przykład historię jak to szczególny stosunek prawny preparatów homeopatycznych, których producenci w wielu krajach nie muszą ani udowadniać działania ani badać bezpieczeństwa, spowodował, że w USA kilkaset osób straciło węch po użyciu homeopatycznych kropli donosowych będących roztworem chlorku cynku o wykrywalnym stężeniu.[n]  

W rozdziale o audiofilskich sprzętach można zauważyć, że autor trochę sobie ułatwił zadanie wyjaśnienia jak bardzo są to dodatki nierealne, koncentrując się niemal wyłącznie na przykładzie kabli zasilających. Łatwiej jest zauważyć, że elastyczna podkładka pod kabel zasilający to raczej nie jest coś, co daje jakikolwiek efekt, ale już podkładki pod głośniki czy izolujące płytki doczepiane pod wzmacniacze mogą wydawać się sensowne, bo dotyczą części osprzętu która faktycznie wytwarza dźwięk.  

Rozdział o globalnym ociepleniu ma charakter wyłącznie informacyjny - nauka działa tak a tak, konsensus naukowy to jest to a to, jak mówimy, że specjaliści są czegoś pewni na 87% to oznacza to a to a zaprzeczający temu wszystkiemu pojawiają się gdzieś tam w tle jako pretekst, właściwie bez objaśnienia jakie są to zarzuty

Czy byłby to dobry prezent? Może, tak, może nie. Ponieważ jak wspomniałem, nie jest to książka do przekonywania, może to nie być właściwy dla osób mocno zaangażowanych w którąś z omawianych tu dziedzin. Z kolei ktoś o sceptycznym usposobieniu, kto śledzi internetowe dyskusje, w zasadzie nie znajdzie tutaj nic nowego. Jest to tylko zgrubne podsumowanie faktów. Dla osoby młodej, która już trochę interesuje się nauką czy medycyną, ale nie ma za wielkiego rozeznania, może być w sam raz; zwłaszcza z powodu omówień błędów poznawczych. 

---- 

[s] Amerykański profesor fizyki Alan Sokal opublikował w uznanym czasopiśmie z zakresu studiów kulturowych artykuł, używający kompletnego bełkotu złożonego ze słów z nauk ścisłych. Artykuł został opublikowany bez uwag, dowodząc tym samym, że redaktorzy przepuszczają ładnie brzmiące prace, których nie rozumieją. Wyśmiał w ten sposób styl pisania bełkotliwych prac takich znanych autorów jak Jaques Derrida czy Jaques Lacan. https://en.wikipedia.org/wiki/Sokal_affair

[n] https://www.jwatch.org/fw200906170000001/2009/06/17/zicam-nasal-cold-remedies-linked-loss-sense

Obrzydliwa chemia (1.)

Czyli wszystko to co was kiedyś zaciekawiło na lekcjach chemii, ale wstydziliście się zapytać.

Skąd smród wymiocin?
Zapach wymiocin w dużej mierze wiąże się ze składem jedzenia - posiłki z reguły zawierają mniejsze lub większe ilości tłuszczy, te zaś stanowią połączenie kwasów tłuszczowych z gliceryną. Kwasy tłuszczowe, gdy mają długą cząsteczkę, mają postać woskowatych ciał o niewyczuwalnym zapachu, czego przykładem stearyna, to jest kwas stearynowy zawierający 17-węglowy łańcuch. Inaczej jest gdy kwasy są krótkie - stają się wówczas łatwo krzepnącymi cieczami o charakterystycznym zapachu. Najkrótsze, to jest mrówkowy, octowy i propionowy mają zapach kwaśny, ale począwszy od masłowego (4 węgle), ich wonie stają się coraz bardziej nieprzyjemne.
Kwas masłowy, jak sugeruje nazwa, jest tym który powoduje niemiły zapach zjełczałego masła, dłuższe od niego kwasy kapronowy, kaprylowy i kaprynowy, zostały nazwane od kozy i odpowiadają za zapach kozła i koziego mleka.

Skąd wolne kwasy tłuszczowe w zawartości żołądka?
Już podczas przeżuwania pokarmu, miesza się on ze śliną zwierającą lipazy, trawiące tłuszcze. Pewne znaczenie ma też lipaza żołądkowa. W wyniku ich działania część kwasów tłuszczowych zostaje uwolniona do treści żołądka. Gdy zaś w wyniku skurczu żołądka jego treść zostanie uwolniona do otoczenia, woń tych kwasów staje się zauważalna. Pewne znaczenie mogą tu mieć też wolne aminokwasy i aminy.

Zapach wymiocin wywołuje obrzydzenie u innych ludzi, do tego stopnia iż może wywołać wymioty. Podobny efekt wywołuje widok wymiotującej osoby a czasem nawet sam odgłos. W szczególnych przypadkach może to doprowadzić do wymiotów większą ilość zdrowych osób, a nawet przerodzić się w masowa histerię. Uważa się, że jest to zjawisko adaptacyjne - reakcja wymiotna na widok innej wymiotującej osoby miała w dawnych małych społecznościach ułatwić pozbycie się zatrutego jedzenia i uniknięcie choroby.

Mdłości pojawiają się także podczas ciąży. Niekiedy pojawia się wręcz niezdrowa nadwrażliwość na niektóre bodźce i do wymiotów skłonić mogą zapachy i skojarzenia normalnie neutralne, utrudniając ważne przecież w tym okresie odżywianie. W niedawnym badaniu z Malezji stwierdzono, że w takim przypadku najskuteczniejszym prowokatorem mdłości są ryby i smak gorzki, produkty o konsystencji ciastowatej, smażone, z konkretnych dań gotowany ryż. Najlepiej badane znosiły jedzenie chrupkie, słodkie i surowe, na przykład jabłko lub arbuza. [n]
Kwas masłowy bywa używany w bombach zapachowych oprócz merkaptanów.

Na koniec kwestia z którą się często spotykam - jak usunąć zapach wymiocin? Kwasy tłuszczowe słabo rozpuszczają się w wodzie, ale dobrze gdy są w formie jonowej. Ponieważ są słabymi kwasami, aby je w taką formę przeprowadzić należy użyć zasady. Wydaje się więc, że do czyszczenia zanieczyszczonych powierzchni powinno się używać alkalicznych środków czyszczących lub na przykład sody.


Czym śmierdzi gówno?
Przemiany metaboliczne zasadniczo mają za zadanie rozłożyć na czynniki prostsze to co można wykorzystać i wbudować, oraz usunąć to co niepotrzebne. Czasem jednak drogi przemian biochemicznych prowadzą w nieoczekiwaną stronę. Na przykład pewien niezbędny aminokwas tryptofan jest w części utleniany i przerabiany 3-metyloindol, nazywany też skatolem i wydalany z kałem. Związek ten w dużych ilościach ma swój charakterystyczny, nieprzyjemny zapach, jednak w małych stężeniach woń staje się słodkawa. W niewielkich ilościach występuje w olejkach eterycznych z kwiatu pomarańczy i jaśminu chińskiego, i bywa używany w perfumach jako wzmacniacz zapachu. 

Odpowiada też za niemiły zapach mięsa niekastrowanych wieprzy i dzików. Ponieważ tryptofan najobficiej występuje w białku mleka i wieprzowinie, zaś najrzadziej w produktach zbożowych, łatwo się domyśleć, że zapach kału w dużej mierze zależy od diety.
Pewien wpływ ma też jeszcze bardziej skrócona pochodna tryptofanu - indol. Udział w przerobie aminokwasu do tego produktu mają enterobakterie zasiedlające wnętrze naszych jelit. Związek ten w dużych stężeniach ma woń nieprzyjemną, choć słabiej wyczuwalną niż w przypadku skatolu. W małych natomiast stężeniach nabiera miłego fiołkowego zapachu i jest istotnym składnikiem (ok. 2%) zapachu jaśminu, stąd też indol jest używany do produkcji sztucznych aromatów jaśminowych. Oczywiście nie izoluje się go do tych celów z odchodów, ale syntezuje za pomocą którejś z kilkunastu popularnych metod.
Do tych wyrazistych związków dokładają się merkaptany będące wynikiem przerobu aminokwasów zawierających siarkę.


Kolor kupy, sików i siniaków
W tym przypadku wszystko zaczyna się od krwi. Krwinki czerwone zawierające niezbędny do zaopatrywania organizmu w tlen barwnik hemoglobinę, mają pewien skończony czas życia, i po jego przekroczeniu lub po uszkodzeniu, są wyłapywane przez śledzionę zajmującą się ich bezpieczną utylizacją.
Hemoglobina składa się z białka globiny i aktywnej cząsteczki hemu, mogącej kompleksować tlen. Składa się z dość dużego pierścienia w kształcie z grubsza kwadratowym, z czterema azotami pośrodku, trzymającymi w kleszczach atom żelaza.
Pierwszym etapem rozpadu jest oderwanie żelaza i białka i rozerwanie pierścienia w jednym miejscu. Tak powstaje u-kształtna zielona biliwerdyna. Ta szybko jest redukowana i po odgięciu cząsteczki zamienia się w żółtą bilirubinę. Ponieważ wolna bilirubina jest słabo rozpuszczalna w wodzie a stosunkowo dobrze w tłuszczach i wobec nadmiaru, nazywanego żółtaczką, ma skłonność do gromadzenia się w skórze i mózgu, gdzie jest toksyczna, toteż organizm stara się tak ją przerobić, aby móc ją łatwo wydalić. Odbywa się to w wątrobie.

Wątroba sprzęga bilirubinę z kwasem glukuronowym, dzięki czemu całość staje się rozpuszczalna w wodzie, i dodaje tak powstałe połączenie do żółci, skąd też bierze się jej barwa. Żółć trafia do jelita a pochodna bilirubiny jest przerabiana przez bakterie jelitowe. Część, pod postacią urobilinogenu jest wchłaniana i wydalana z moczem, nadając mu żółtą barwę, a reszta jest utleniana i zamienia się w ciemnobrązową sterkobilinę, która zabarwia sami wiecie co.

Podczas żółtaczki związanej z niewydolnością wątroby proces usuwania bilirubiny z ustroju jest zaburzony. Gromadzi się ona w tkance łącznej i zabarwia skórą oraz białka oczu. Bardzo niewiele jest wydalane do jelit z żółcią, stąd kał nabiera szarego koloru.

Bardzo podobne przemiany mają miejsce w podskórnych wylewach krwi. Najpierw czerwona krew jest odtlenowana i staje się sino-niebieska, potem tworzy się biliwerdyna i stąd zielone przebarwienia. Dalszy rozpad do bilirubiny następuje gdy już siniaki się wchłaniają, dając nam okazję naocznie prześledzić opisane wyżej przemiany.

Kolor moczu może być zaburzony pod wpływem różnych czynników. W stosunkowo częstej betaninurii nieprzetrawiony wskutek niskiej aktywności soku żołądkowego czerwony barwnik buraka, zabarwia go na czerwono, wywołując efekt podobny do krwawienia. Na czerwono zabarwia się wówczas także kał. W podobny sposób mocz zabarwiają też inne silne barwniki - pamiętam że w sklepach ze śmiesznymi rzeczami można było kupić specjalne cukierki, które zabarwiały mocz poczęstowanych na różne kolory, jednym z takich barwników jest błękitny indygokarmin, na tyle chętnie wydalany tą drogą że czasem używa się go do badań czynności nerek. Efekt taki dawać mogą niektóre leki.
 Na niebiesko przebarwiać może błękit metylenowy spotykany w niektórych lekach. Połączenie niewielkich ilości niebieskich barwników z żółtym kolorem własnym zwykle daje zieleń. Oprócz tego na zielono może zabarwić nasz mocz amitryptylina, propofol oraz szparagi.
Na pomarańczowo może zabarwiać duża ilość ryboflawiny, także lek przeciwgruźliczy izoniazyd i fenazopirydyna używana w infekcjach dróg moczowych. W pewnym stopniu też dieta obfitująca w marchewkę. 
Istnieją też dwa szczególne stany chorobowe, które mogą wywoływać wrażenie zmiany koloru moczu. W "zespole niebieskich pieluszek" genetyczna mutacja powoduje zaburzenie wchłaniania tryptofanu, który gromadząc się w jelitach jest przerabiany na pochodne indolowe. Jedną z nich jest izatyna, która wchłonięta wydala się wraz z moczem, a po kontakcie z powietrzem utlenia się i dimeryzuje tworząc niebieski barwnik indygo. Ponieważ choroba ujawnia się już w okresie niemowlęcym, oznaką wystąpienia jest zazwyczaj niebieskie zabarwienie pieluszek.

Z kolei "zespół purpurowych worków na mocz" występuje u osób z założonymi cewnikami, w których na powierzchni  cewnika pojawiają się bakterie. Będący produktem przerobu indolu siarczan indoksylu wydalany wraz z moczem, jest przerabiany i utleniany przez bakterie, z wytworzeniem niebieskiego indygo i czerwonej indirubiny. Sam w sobie nie wywołuje dolegliwości ale jest oznaką dużego ryzyka zakażenia dróg moczowych.

---------

[n] https://www.nature.com/articles/s41598-020-61114-y

Kiedyś w laboratorium (79.)

 Jedna z bardzo podstawowych analiz w badaniu żywności, ale też czasem w analizie wagowej - oznaczanie masy popiołu.

Popiół surowy to parametr właściwie nie używany w ocenie zwykłej żywności, jaką spożywamy na co dzień. Ja jednak w ostatniej pracy miałem z tym dużo do czynienia ze względu na specyfikę firmy. Część produktów stanowiły dodatki paszowe, gdzie określenie zawartości popiołu jest wymogiem i jest podawane na opakowaniach. Druga natomiast sytuacja to określenie jakości surowca zielarskiego, który ma zawartość popiołu w normach krajowych.

Czym jest "surowy popiół"? Pozostałością po spaleniu bez płomieni materii organicznej w wysokiej temperaturze. W zasadzie więc jest to ilość związków nieorganicznych. Już się kiedyś spotkałem z błędnym mniemaniem, że podawana na opakowaniu karmy dla zwierząt zawartość oznacza, że dodają tam jakiś popiół, że jest on kolejnym składnikiem dodawanym do masy, a to po prostu oznacza, że tyle co tego popiołu jest tam soli mineralnych.  

Bardzo wysoka zawartość popiołu w karmie o składzie mięsnym może sugerować spory dodatek związków mineralnych, na przykład mączki kostnej, której przecież pies czy kot w dużej ilości nie przetrawi. Bardzo niska może wskazywać na dopełnienie masy jakimś rafinowanym składnikiem, czystą skrobią, żelatyną, środkiem wiążącym wodę. Nie powinno go być w karmie ani za mało ani za dużo, różne zwierzęta i w różnym wieku mają odmienne zapotrzebowanie na minerały, stąd wymóg oznaczania i podawania. Najczęściej podaje się, że karma sucha dla psów czy kotów powinna zawierać 5-9% popiołu surowego, a mokra około 2-3%. Z zeszłorocznych kontroli UOKIK wynika, że z trzymaniem się deklaracji jest różnie.

Podczas spopielania w wysokiej temperaturze, czy to w tyglu z przykrywką nad palnikiem, czy to w piecu elektrycznym, powstają głównie tlenki metali, z domieszką węglanów, siarczanów, czasem siarczków. Do popiołu przechodzi też krzemionka. Zależnie od dominujących składników popiół może przybierać różne kolory:

Ze względu na nie do końca przewidywalny skład ostatecznej pozostałości, z udziałem węglanów zmieniającym się zależnie od maksymalnej temperatury i czasu jej trwania, oprócz popiołu "surowego" oznaczane bywają inne parametry, na przykład popiół siarczanowy, czyli produkt zwęglania i spopielania próbki z dodatkiem kwasu siarkowego. Wtedy przy zachowaniu właściwych parametrów końcowymi produktami są stałe siarczany.

Zwykle zawartość popiołu w roślinach jest niska, rzędu kilku procentów. Większość masy rośliny stanowi woda lub celuloza. Masę popiołu zwiększa gromadzenie przez roślinę pewnych pierwiastków, na przykład rośliny bogate w kwas szczawiowy zwykle gromadzą go w kryształkach szczawianu wapnia, skąd potem końcowa podwyższona zawartość tlenku wapnia. Jednak główną przyczyną zwiększenia masy popiołu jest w pewnych roślinach krzemionka. W przypadku ziela skrzypu popiół surowy może stanowić nawet 20% masy. Część krzemionki przybiera formę rozpuszczalną, część to wytrącenia w formie fitolitów.

Jest jednak jeszcze druga przyczyna zwiększenia masy popiołu, także u roślin, które nie są typowo krzemionkowe - zapiaszczenie surowca. Jeśli roślina jest lepka lub bardzo włochata, może zostać opylona ziemią co zwiększy masę surowca i masę popiołu. W przypadku takich ziół jak liść dziewanny czy liść szałwii zbyt wysokie zapiaszczenie jest cechą dyskwalifikującą. Dlatego w przypadku roślin o niskiej zawartości naturalnej krzemionki, metodą rozstrzygnięcia jest oznaczenie popiołu nierozpuszczalnego w kwasie.

Tygiel z pozostałością po spaleniu zalewa się 10% kwasem solnym. Następuje rozpuszczenie soli mineralnych. W zależności od rodzaju surowca roztwór taki może znacznie różnić się zabarwieniem.

Nierozpuszczalną pozostałość należy odsączyć i zważyć. Normy podają takie sposoby określania masy, jak spalenie całego sączka z osadem w tyglu kolejny raz i sprawdzenie masy, lub porównywanie masy sączka przed i po sączeniu. 

Rozważałem też, czy dałoby się taką metodą w przybliżeniu określić jaka część krzemionki przechodzi do wyciągu podczas robienia ekstraktów z ziół krzemionkowych. Wykrycie krzemianów w roztworze wymaga specjalnych odczynników (test fosforomolibdenianowy) lub odpowiedniego wzorca w przypadku metod spektroskopowych. Odparowywanie roztworu i badanie masy suchej pozostałości, nierozpuszczalnej w kwasie, dawałoby duży błąd ze względu na niewielką masę. Po dłuższym czasie od pewnego razu, gdy nas o taką analizę pytano, przyszło mi do głowy, że w pewnym przybliżeniu dałoby się ustalić stopień ekstrakcji krzemionki na podstawie różnicy w masie popiołu nierozpuszczalnego w surowcu zielarskim przed robieniem ekstrakcji i w fusach odsączonych po jego wykonaniu. Czy taki przybliżony wynik nadawałby się do czegoś, nie wiem.

Poison Story (11.) - Grzybek z ryzykiem

  Gdy człowiek zawodowo zajmujący się badaniem grzybów robi sobie z nich potrawkę, można w zasadzie być pewnym, że doskonale wie co takiego zebrał. Raczej trudno aby przez przypadek wkręcił mu się do garnka grzybek, o którym wiadomo, że jest trujący. A jednak natura potrafi zaskoczyć specjalistów.

  Taka sytuacja zaszła, gdy w październiku 1944 roku potrawkę grzybową przygotował niemiecki mykolog Julius Schäffer. W swoich zainteresowaniach naukowych skupiał się głównie na klasyfikacji i rozróżnianiu gatunków w rzędzie Pieczarkowców (Agaricales), zwłaszcza z rodzaju gołąbek, na temat którego napisał monografię.
  Najbardziej znanym jego wkładem w badanie grzybów jest test barwny, pozwalający rozróżniać gatunki pieczarek należące do różnych sekcji - na górnej powierzchni kapelusza smaruje się dwie krzyżujące linie - jedną roztworem aniliny w wodzie, drugą 65% kwasem azotowym. Pojawienie się pomarańczowej lub czerwonej barwy w miejscu skrzyżowania linii oznacza, że badana pieczarka należy do sekcji Flavescentes, poza tą grupą podobne zabarwienie daje jeszcze pieczarka płaska i p. karbolowa. Brak zabarwienia w teście dotyczy między innymi najpopularniejszej w sklepach pieczarki dwuzarodnikowej.

Mieszkając w Niemczech był przeciwny ruchom faszystowskim. Jego broszura o tym, jak rasizm podkopuje słuszną ideę wzmacniania narodowej tożsamości znalazła się wśród książek palonych podczas słynnej akcji niszczenia niewłaściwych publikacji w 1933 roku. W roku 1939 odszedł na wcześniejszą emeryturę i wyjechał na wieś w zachodniej części kraju.

Wróćmy jednak do jesieni 1944 roku. Podczas spaceru z żoną i studentkami seminarium nauczycielskiego nazbierał w lesie grzybów z rodzaju Paxillus, znanych im i dawniej chętnie jadanych. W Polsce grzyby te znane są pod wieloma nazwami: krowia gęba, świnka, tłustocha, olszówka, ostatecznie utrwaliła się jednak nazwa naukowa krowiak podwinięty. Niespełna godzinę po zjedzeniu gotowanych grzybów poczuł ból brzucha, pojawiło się też osłabienie i mdłości. Miejscowy lekarz nie dysponował zbyt zaawansowanym sprzętem, zrobił płukanie żołądka, które niewiele dało. Z powodu braku benzyny, wywołanego wojennymi niedoborami, badacz trafił do szpitala w Weilheim dopiero po dwóch dniach, gdzie jednak nie zdołano mu pomóc. Po 17 dniach od pechowego posiłku zmarł z powodu uszkodzenia nerek.

Krowiak podwinięty to stosunkowo częsty grzyb blaszkowy, osiąga do kilkunastu centymetrów średnicy. Rośnie pod różnymi drzewami, olchami, brzozami, nawet sosnami. Kapelusz początkowo wypukły, wyraźnie podwinięty do środka, w starszych owocnikach może stać się wklęsły i pofałdowany, ale zwykle zachowuje podwinięcie brzegu. Kapelusz brązowy w różnych odcieniach. Miąższ po przecięciu kremowo-żółtawy, po pewnym czasie zaczyna ciemnieć do koloru rudobrązowego. Owocnik nie wydziela mleczka, co odróżnia go od mleczajów z którymi teoretycznie mógłby być mylony.
Zasadniczo uważany za smaczny, ale dopiero po odpowiedniej obróbce. Spożyty na surowo lub po zbyt słabym obgotowaniu wywołuje dolegliwości żołądkowe. Z tego powodu był przyrządzany z odlewaniem wody po pierwszym zagotowaniu. Mógł być też kiszony w różnych zalewach i tak przechowywany dłuższy czas
 

Doniesienie o śmierci badacza wywołało duże zaskoczenie. Krowiak był w Niemczech może niezbyt ceniony, ale jednak jadany, wcześniej nie pojawiały się opisy podobnych sytuacji, które dało się powiązać tylko z tym czynnikiem. Należałoby uznać, że faktycznie w koszyku pojawił się jakiś jeszcze trujący grzyb, choć przebieg choroby nie bardzo pasował do znanych typów zatrucia. Aby jednak przyjąć to wyjaśnienie, należałoby uznać, że mykolog, specjalista od grzybów z tego rzędu, pomylił się przy grzybobraniu.
Wydarzenie to nie było może jakimś przełomem, ale od tego czasu zaczęto zwracać uwagę na możliwe powiązanie znanego, i często spożywanego grzyba z rzadko pojawiającą się, piorunującą w przebiegu chorobą, zachodzącą wraz z rozpadem czerwonych krwinek i wynikającym z tego uszkodzeniem organów.
Kolejne doniesienia o przypadkach choroby związane ze spożyciem krowiaka (syndrom Paxillis) zaczęły się pojawiać w latach 50. , w kolejnych dekadach notowano kilkanaście przypadków rocznie. Wspominany już w artykule o zasłonakach dr Grzymała opublikował w 1958 roku doniesienie o  przypadkach zatrucia w Polsce, wiążąc je jednak głównie ze zjedzeniem grzybów surowych lub źle przyrządzonych.[1] Problemem było natomiast wykrycie mechanizmu działania i tym samym potwierdzenie, że przyczyną jest grzyb jako taki a nie na przykład skażenie środowiska. Bywało, że objawy chorobowe rozwijały się gwałtownie u tylko jednej osoby z grupy, która jadła tą samą potrawę. Często poszkodowany wiele razy wcześniej jadł ten gatunek, bez żadnych szkodliwych następstw, do czasu. Stąd brały się przypuszczenia, że może przyczyną są pomyłki w określeniu gatunku, toksyny pasożytniczych pleśni, trucizny z gleby itp.
 Dlatego też, mimo pojawiających się sygnałów, jeszcze przez długi czas uważano krowiaka za grzyba jadalnego lub jadalnego warunkowo, po dłuższym obgotowaniu i wylaniu pierwszej wody

Dopiero w latach 80. pojawiły się prace, w których udało się odtworzyć efekt hemolityczny[2]. Mechanizm działania grzyba okazał się dość interesujący - zawiera on w sobie substancje działające jak antygeny, prawdopodobnie krótkie peptydy, które po wchłonięciu z jelit wiążą się z powierzchnią czerwonych krwinek. Początkowo organizm na nie nie reaguje, aż nagle... Zaczyna wytwarzać przeciwciała przeciwko antygenom krowiaka. Ponieważ są osadzone na powierzchni czerwonych krwinek, układ odpornościowy atakuje je i powoduje ich rozpad. Uwalnia to do krwi białka oraz hem z ich wnętrza. Nadmiar wolnego hemu jest toksyczny dla komórek, dodatkowo zaatakowane krwinki zlepiają się w mikroskrzepy. Sumarycznym efektem jest uszkodzenie wątroby, nerek i śledziony.
Jest to więc taki sam mechanizm, jakim organizm normalnie walczy z bakteriami i innymi obcymi ciałami, zarazem nie jest to wprost to samo co alergia. Zwykle pojawia się po którymś z kolei spożyciu, ale czasem wystarczy pierwszy raz.
Objawy mogą pojawiać się z różnym natężeniem i czasem, od godziny po zjedzeniu krowiaka do nawet kilkunastu godzin. Początkowo są to typowe problemy żołądkowo-jelitowe, ból brzucha, wymioty, biegunka. Z czasem pojawiają się objawy uszkodzenia wątroby i nerek.

Informacje o toksyczności grzyba zaczęły być upowszechniane w zasadzie dopiero w latach 80. dlatego wciąż są jeszcze osoby, które pamiętają krowiaka jako grzyba jadalnego. Z tymi informacjami jest zresztą ten problem, że po drodze trochę się zniekształciły. Jedni uznali, że chodzi tu o ten sam problem żołądkowo-jelitowy, jaki dotyczy świeżego grzyba, z czym radzono sobie przez gotowanie go dwa razy, więc uznają że grzyba trzeba po prostu odpowiednio przyrządzić, na przykład gotując trzeci raz. Sam z kolei spotkałem się kiedyś z doniesieniami w formie "coś z grzyba się odkłada w organizmie i po wielu latach zaczyna szkodzić".
Ponieważ mechanizm działania nie jest zerojedynkowy i zwykle zaczyna działać po wielokrotnej ekspozycji, wiele osób mogło w poprzednie sezony jeść krowiaka raz czy dwa razy na sezon, bez szkodliwych następstw. Jednak każde kolejne spożycie, to podwyższanie ryzyka.
Nie udało mi się jednak odnaleźć informacji co konkretnie prowokuje gwałtowną reakcję organizmu, który wcześniej w ogóle nie reagował na substancje grzyba.  Może wrażliwość wykształca się w wyniku częstej ekspozycji? Może jest jakiś limit stężenia przeciwciała, powyżej którego organizm reaguje? Sytuację komplikuje odkrycie, że w obrębie gatunku grzyba pojawiają się odmiany i odmienne formy genetyczne, toteż grzyb z jednego lasu może się na poziomie molekularnym wyraźnie różnić od tego z innego miejsca. Może więc reakcja immunologiczna powstaje, gdy po spożyciu jednej formy, w jedną odmianą przeciwciał, spożyje się krowiaka innej odmiany?

Zatrucia krowiakiem nie są może specjalnie częste, ale widać je w statystykach. Dawniej co roku pojawiało się 20-30 zatruć o różnej ciężkości, obecnie, być może w związku z zdecydowanie rzadszym zbiorem, a może przez mniejszą popularność grzybiarstwa w ogóle,  pojawia się jedno-dwa zatrucia rocznie. Dla porównania, Grymała w 1958 roku notował, że 1/3 zatruć grzybowych wiązała się ze zjedzeniem krowiaka.  W pracy z 1998 roku na temat zatruć na obszarze obecnego województwa podlaskiego na 83 zatrucia grzybami 8 dotyczyło krowiaka, i żadne nie skończyło się śmiercią, choć były w tym przypadki stanu ciężkiego. [3]

Może się to wydać zaskakujące, ale częściej zdarzają się zatrucia grzybami jadalnymi - pewnie dlatego, bo częściej się je zbiera. W statystykach na drugim miejscu po muchomorze są grzyby borowikowate. Negatywne efekty prawdopodobnie wynikają z przeliczenia się ze zdolnościami żołądka do przetrawienia solidnej porcji, ale wskazuje się też na możliwość powstania toksycznych substancji, gdy grzyb jest źle przechowywany. Ugniecione w foliowej torebce i nie od razu schowane do lodówki, mogą grzyby zacząć fermentować, w wyniku czego często w nich występująca cholina zamienia się w neurynę.[4]
W ostatnich dekadach pojawiły się też niepokojące doniesienia o zatruciach gąską zielonką, z przypadkami rabdomiolizy, to jest uszkodzenia mięśni, ale tutaj sami specjaliści nie są pewni czy winny jest ten grzyb, czy coś jeszcze.[5] Gąska zielonka bywa mylona z muchomorem sromotnikowym oraz z gąską siarkową, znaną od dawna z lekko trujących właściwości.

------

Źródła

* https://de.wikipedia.org/wiki/Julius_Sch%C3%A4ffer

[1] Grzymala S (1958), roczniki PZH, http://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-ae7d8e36-76dc-43c5-9708-810849b6d6eb/c/277-282.PDF

[2]  https://link.springer.com/article/10.1007/BF01728620

[3] Tadeusz Wojciech Łapiński, Danuta Prokopowicz, "Cechy epidemiologiczno-medyczne zatruć grzybami w rejonie północno-wschodniej Polski, Przeg.Epid, 1998, 52, 4, 455-462

[4]  https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0960327114557901

 [5] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1541-4337.12374

Kiedyś w laboratorium (78.)

Kiedyś już tu pisałem o takiej ładnej wizualnie reakcji syntezy, w której katalizatorem były sole miedzi, co potem wywoływało ciekawe efekty podczas doczyszczania. Otóż jednym z ciekawych efektów związanych z tą syntezą był sposób w jaki podczas wymywania nieorganicznych reagentów prezentowały się one w rozdzielaczu:

Ten niezwykły gradient ma charakter czysto fizyczny - lżejsza warstwa organiczna częściowo utworzyła emulsję z warstwą wodną. Na samej górze jest warstwa już scalonej cieczy, która oglądana z boku ma odcień brązowy, pod nią jest mieszanina kropelek obu faz o stopniowo rosnącym udziale wodnej.  Gdy krople organiczne są małe, rozpraszanie światła rozjaśnia ich kolor dając wypadkowy żółty, jasna warstwa to "piana cieczy", która często ma taki połyskliwy wygląd. Im niżej, tym więcej w mieszaninie wody zabarwionej solami miedzi, co stopniowo daje coraz bardziej zielony miks kolorów.

Choć wygląda to zachwycająco, często nie jest to ulubiony widok chemików. Jeśli obie fazy nie różnią się mocno napięciem powierzchniowym, a związki organiczne jeszcze bardziej je obniżają na granicy, to zawiesina drobnych kropelek wcale nie musi tak chętnie rozdzielać się na dwie warstwy. Niejednokrotnie musiałem wymuszać utworzenie się lżejszej fazy, na przykład potrząsając rozdzielaczem, lub mieszając szklaną bagietką dla przekłucia błony jednej fazy wokół kropelek drugiej. 

Życie na Wenus?

Ostatnie doniesienie astronomów na temat odkryć dotyczących planety Wenus ma w sobie tyle chemicznych wątków, że warto się w nie zagłębić.

Wprawdzie szczegóły procesu powstania życia nie są dla nas jeszcze jasne, ale wydaje się mało prawdopodobne, aby zaszedł on tylko raz, na jednej skalistej planecie. Toteż nie jest wcale naukowym dziwactwem szukanie śladów życia w kosmosie. Tu jednak pojawia się problem - jak, poza bardzo oczywistymi sytuacjami, w rodzaju sfery Dysona, kierowanych związek radiowych czy modulowanego strumienia neutrin, mielibyśmy wykryć, że na planecie, na jaką nie możemy osobiście polecieć, dzieje się coś poza geologią? Że istnieje tam jakieś życie? 

 

Z większych odległości możemy sobie na planetę tylko popatrzeć bez szczegółów, więc póki jej mieszkańcy nie osiągną takiego stanu zaawansowania, że cywilizację będzie widać, to jedyne co nam pozostaje, to wykrywanie subtelnych sygnałów modyfikacji stanu planety. Organizmy żywe muszą w jakiś sposób generować energię aby produkować złożone molekuły budulcowe. Muszą więc gromadzić związki poddające się reakcjom redukcji lub utlenienia, do ich przemian z pewnością będą wymagały pewnych katalizatorów, a tymi najczęściej są związki rzadkich pierwiastków. Metabolizm tych organizmów spowoduje zmniejszenie ilości substratu energetycznego, oraz wyprodukowanie substancji odpadowych. Są ziemskie bakterie, które "oddychają" utlenionymi związkami żelaza, zamieniając je w zredukowane. Inne redukują azotany do amoniaku, siarczany do siarki, utleniają metan, redukują arszenik... A pewna szeroka grupa organizmów przetwarza energię świetlną i przy jej pomocy zamienia dwutlenek węgla i wodę w związki organiczne i odpadowy tlen.

Wszystko to powoduje, że organizmy zasiedlające globalnie całą planetę zaczną z czasem zauważalnie zmieniać jej stan. Stąd powstał pomysł poszukiwania na planetach związków sygnałowych - trudnych do wytworzenia przez procesy geologiczne, mogących być końcowymi produktami metabolizmu organizmów, niezależnie od tego na jakiej chemii są oparte. Zwłaszcza takich, jakie powstają przy udziale jedynego życia, jakie na razie znamy - tego ziemskiego. Jeśli zbadamy planetę wykazującą pewne podobieństwa do naszej, to mamy spore szanse, że występujące tam życie będzie miało dużo wspólnych elementów. Może nie taki sam nośnik genetyczny, może nie alfa-aminokwasy, ale raczej metabolizm obracający głównie związkami węgla, azotu, tlenu, siarki i fosforu. 

Wśród kilku wytypowanych takich związków sygnałowych, obok metanu, tlenosiarczku węgla i innych, pojawiła się także fosfina, czyli fosforowodór. A to ze względu na kilka właściwości utrudniających spontaniczne powstawanie na planetach typu ziemskiego. No i teraz właśnie tę fosfinę wykryto na Wenus - gorętszej "siostrze" Ziemi. Co w świetle powyższych rozważań ma bardzo ciekawe implikacje.

Fosfina 

Właściwie jest to fosforowodór, będący analogiem bardziej pospolitego amoniaku. Czysty związek PH3 to bezbarwny gaz, nie posiadający wyczuwalnego zapachu. Łatwo łączy się sam ze sobą w dimer P2H6, który już ma brunatny kolor i nieprzyjemny zapach stęchlizny lub czosnku, w mniejszych ilościach pachnie jak karbid. Jeśli ktoś używał karbidu do odstraszania kretów lub do strzelania z puszek, musi kojarzyć charakterystyczny smrodek. Karbid przemysłowo otrzymywany jest przez prażenie wapienia z węglem, powstały węglik reaguje z wodą dając bezwonny acetylen. Ślady fosforanów w wapieniu powodują powstanie domieszki fosforku wapnia, która w reakcji z wodą daje fosfinę i jej dimer. Ponieważ tak powstały gaz jest potem zużywany do spawania, acetylen techniczny także nabiera tego specyficznego zapachu, zaś linie widmowe fosfiny są zauważalne w widmie światła palnika.  

Sam w sobie fosforowodór jest związkiem silnie trującym, co najmniej tak bardzo jak cyjanowodór. Z tego powodu fosforek glinu używany jest czasem jako środek do trucia szczurów i insektów. Spożyty przez zwierzę hydrolizuje w żołądku z wydzieleniem fosfiny; jest stosowany zwłaszcza wtedy, gdy w okolicy żyją gryzonie odporne na standardowe trutki. Może być też fumigantem do zagazowania szkodników w pomieszczeniach, zwłaszcza w przestrzeniach o trudnym dostępie, w magazynach ziarna. W Indiach szeroko stosowany jako bardzo tani środek co roku doprowadza do wielu przypadkowych lub celowych zgonów.

 

Wenus

Wenus to najbliższa nam inna planeta w układzie słonecznym, przy tym wykazująca dużo podobieństw. Ma podobną średnicę i masę co Ziemia, jest okryta atmosferą. Czasem bywa nazywana "gorącą siostrą Ziemi". Ostatecznie jednak jej ewolucja przebiegła inaczej. Kiedyś, gdy słońce świeciło z mniejszą siłą, znajdowała się w ekosferze, prawdopodobnie występowały na niej powierzchniowe oceany. W miarę upływu czasu rosła jednak intensywność promieniowania Słońca, co wraz z mniejszą niż Ziemia odległością spowodowało, że na Wenus zaczęło się robić gorąco. Woda powierzchniowa wyparowała. Z powodu słabego pola magnetycznego górne warstwy atmosfery nie były chronione przed wiatrem słonecznym i naładowanymi cząstkami z kosmosu.

 Docierająca tutaj woda była rozbijana na składowe a bardzo leciutki wodór łatwo wyparowywał w przestrzeń kosmiczną. W efekcie Wenus stała się bardzo sucha. Brak ruchu płyt kontynentalnych i bardzo słabego, z powodu braku oceanów, wiązania w minerałach związków węgla, ten uwolniony przez wulkany gromadził się stopniowo i dziś stanowi główny składnik atmosfery (95%). Jego masa molowa jest większa niż średnia masa ziemskiej atmosfery. Przy dość podobnej grawitacji atmosfera złożona głownie z wyraźnie cięższego gazu wywołuje na powierzchni ciśnienie 90 razy większe niż standardowe na Ziemi. 

Ponieważ dwutlenek węgla jest gazem cieplarnianym, to przy tak dużym stężeniu i przy mniejszej odległości od Śłońca wywołał on nagromadzenie dużych ilości ciepła. Z czasem temperatura na powierzchni zaczęła powodować rozkład niektórych minerałów i uwolnienie bardziej lotnych związków, w tym tlenków siarki. Obecnie na wysokości 40-60 km nad powierzchnią rozciąga się warstwa chmur złożonych z kwasu siarkowego i innych kwasów, która zasłania grunt, przez co w świetle widzialnym nie widać żadnych szczegółów. 

Chmury na Wenus, zdjęcie z sondy Pioneer 1

 

Mniej znaczące składniki to kwas solny, kwas fluorowodorowy, tlenek węgla, ślady pary wodnej, siarkowodoru. Nie jest to więc za bardzo przyjazne środowisko. Powyżej warstwy chmur fotoliza powoduje pojawienie się tlenu. Im bliżej powierzchni, tym goręcej. Na średniej wysokości temperatura wynosi około 460 stopni C, wystarczającej do stopienia ołowiu. Przy ciśnieniu około 92 atmosfer dwutlenek węgla znajduje się blisko stanu nadkrytycznego, przypomina więc bardziej lekką, nielepką ciecz, która dobrze przewodzi ciepło. 

Ciężko w takich warunkach o życie podobne do naszego. Spekuluje się jednak o możliwości przetrwania ekstremofilnych organizmów głębiej w skorupie lądowej. Inna interesująca możliwość, to przetrwanie organizmów na dużych wysokościach. Na wysokości wierzchołków chmur ciśnienie atmosferyczne jest zbliżone do ziemskiego a temperatura bliska 20-30 stopni. Ze względu na rozkład dwutlenku węgla pod wpływem ultrafioletu w atmosferze pojawia się tlen. Potencjalnie więc drobne, lekkie organizmy mogłyby utrzymywać się w tej cienkiej warstwie, gromadząc w centrach komórek konwekcyjnych. Strefa ta byłaby zresztą możliwym miejscem osadzenia latającej jak sterowiec stacji badawczej, ale to na razie pieśń przyszłości.

Artykuł

Ostatni artykuł [1] z Nature Astronomy opisuje prace, których założeniem od początku było wykrycie, że fosfina jest obecna w atmosferze Wenus. Obserwacje prowadzono naziemnie, za pomocą teleskopu Clerka-Maxwella, potem jeszcze raz przez teleskopy ALMA, mierząc widmo światła odbitego przez atmosferę Wenus w zakresie mikrofalowym. Poszukiwano tutaj charakterystycznej linii absorpcyjnej - jeśli gaz jest obecny w atmosferze, to powinien on pochłaniać ze światła pewien wycinek przy długości fali 1,123 mm. Zatem na wykresie intensywności światła przy różnej długości fali powinien pojawić się dołeczek. I tutaj pojawia się pierwszy problem - ten dołeczek nie będzie za bardzo głęboki, czyli mało będzie się różnił od szumu tła.  Po drugie zaś powierzchnia odbijająca to nie ładna, równiutka skała, tylko pofalowana, zachmurzona atmosfera obracającej się planety. Efekt Dopplera powoduje, że chmury poruszające się trochę do nas lub trochę od nas będą dawały sygnał nieco przesunięty; dodatkowo sama temperatura atmosfery poszerza sygnały. Dodajmy do tego niejednorodny skład chmur i zakres fal, w którym pochłaniają różne związki, a otrzymamy sygnał nieprawdopodobnie zaszumiony. To jak poszukiwanie odcisku palca na czymś przypominającym rzeszoto. 

Autorzy zastosowali odszumienie oparte o modelowanie rozkładu prędkości radialnych chmur. Otrzymali z grubsza wygładzony sygnał, w którym we właściwym miejscu pojawiał się wyraźny dołeczek. Wyglądało na to, że mają poszukiwany związek. Aby jednak skalibrować swoją metodę i z czymś ją porównać, w ten sam sposób przetworzono sygnał dla nieodległej w widmie linii absorpcyjnej półciężkiej wody HDO2. Z badań wcześniejszych sond wiemy, że na Wenus sporo wodoru zawiera cięższy izotop deuter i ile go jest, a cząsteczka zawierająca jeden prot i jeden deuter wywołuje pewne charakterystyczne dołeczki w świetle przechodzącym. Ponieważ z użyciem tego samego modelowania znaleziono sygnał związku, który na pewno jest obecny w atmosferze, wszystko wskazywało na to, że dobrze dobrano parametry i otrzymany wynik dla fosfiny to sygnał rzeczywisty a nie artefakt przetwarzania szumu.

Jane S. Greaves et al.

 

Należało jednak wykluczyć możliwość, że przypadkiem w tym miejscu pojawiło się pochłanianie światła przez coś innego. Z wyliczeń wynikało, że obecność dwutlenku siarki (SO2) w chmurach poruszających się w naszą stronę z prędkością +2,5 km/s mogłaby wskutek przesunięcia dopplerowskiego dać sygnał w tym samym miejscu. Ponieważ jednak znamy zawartość tlenków siarki w atmosferze planety, oraz znamy intensywność pochłaniania, to wyliczono, że ten hipotetyczny dołeczek byłby zbyt mały aby wyjaśnić cały sygnał. Skoro więc tak, to pozostawała tylko jedna możliwość - to jest na prawdę sygnał fosfiny. 

Ta cześć badań wygląda porządnie. Brak mi znajomości aparatu matematycznego na takim poziomie, aby coś tu ocenić. Górnicy danych może by coś na ten temat powiedzieli, ale ja nie mam kompetencji.

 Fosfina to dość mocno zredukowana forma fosforu. Występuje on w tym związku na stopniu utlenienia -3. Aby sprowadzić go do takiej formy trzeba więc zwykle mocno redukujących warunków. Wykryto go już na Jowiszu i Saturnie, gdzie może powstawać w obecności wolnego wodoru, na dużej głębokości w atmosferze, gdzie panuje wysokie ciśnienie i temperatura. Sam proces redukcji i syntezy właściwego związku zużywa dużo ciepła. Wielkie planety gazowe posiadają takie warunki a ich atmosfera jest mocno redukująca.

 Na Wenus jest to trochę kłopotliwe, bo atmosfera zawiera związki tlenowe - głównie dwutlenek węgla, do tego sporo tlenków siarki, kwas siarkowy; natomiast bardzo niewiele jest związków wodoru, który mógłby jakoś pośredniczyć w reakcjach redukcji. Dodatkowo związek ten jest dość reaktywny może reagować ze związkami tlenowymi i zamieniać się w utlenione formy fosforu. Skoro więc jest obecny w atmosferze, to jakiś proces musi go stale uzupełniać.
Autorzy przeliczają wiele możliwych dróg tworzenia fosfiny i stwierdzają, że nie są one wystarczające aby powstawało jej stale aż tyle. Sprawdzono takie ewentualności jak powstawanie w wyniku działania piorunów w burzach w atmosferze planety (wynik - aktywność burzowa jest zbyt niska), powstawanie z rozkładu kwasu fosfonowego produkowanego z fosforowego V pod wpływem rodników wodorkowych powstających przez fotolityczny rozkład śladów wody. Także ewentualność, że fosfina jest wyrzucana przez wenusjańskie wulkany nie bardzo pasuje do informacji o niezbyt wyraźnej aktywności geologicznej planety. 

Z drugiej strony autorzy stwierdzają otwarcie, że policzenie wszystkich reakcji dla ustalenia jaka jest równowaga między formami fosforu jest trudne, bo nie wszystkie możliwe warianty zostały dobrze opisane. "Brak jest danych kinetycznych form fosforu". W części obliczeń posłużono się więc szacunkami na podstawie dużo lepiej przebadanych reakcji związków azotu. Może się więc okazać, że obfitość fosfiny w atmosferze Wenus ma źródło w jakiejś słabo znanej reakcji.

Alternatywy

Tutaj jednak ja mogę dorzucić nieco wątpliwości i alternatyw.

 Najważniejszym punktem wartym zbadania są szacunki zawartości kwasu fosfonowego w atmosferze. Jest to nieco niżej utleniony kwas fosforowy, znany z tego, że w temperaturze około 200 stopni rozkłada się i dysproporcjonuje z wydzieleniem między innymi fosfiny.

 4 H₃PO₃ → 3 H₃PO₄ + PH₃

 Autorzy przeprowadzają następujący ciąg rozważań - kwas fosfonowy nie jest stabilny w fazie gazowej. Musi być więc składnikiem kropelek zawierających kwas fosforowy i w takiej formie trwać w obiegu form fosforu. Założono, że związek powstaje wskutek reakcji rodników wodorkowych, powstałych w wyniku fotolizy śladowej ilości wody, z kwasem fosforowym. Stężenie rodników w górnych warstwach atmosfery jest niewielkie, szybko są zużywane na konkurencyjne reakcje. Na podstawie warunków w atmosferze i szybkości reakcji redukcji wyliczono, że może współistnieć w kropelce z kwasem fosforowym w ilości 6,1^-17 mol, co przy pewnej wyliczanej objętości materiału aerozolu daje 44 mg kwasu w atmosferze. Bieżący rozkład tej ilości nie daje takiego stężenia produktów jak zmierzone. [2]

Pojawia się więc pytanie, czy są inne niż tutaj założone źródła kwasu fosfonowego? W pracy z 1989 roku[3] na podstawie danych z sondy Vega2 stwierdzono, że w niższych, gorętszych warstwach atmosfery fosfor występuje między innymi w formie gazowego trójtlenku P4O6, mającego stanowić główny nośnik fosforu między innymi formami. Istnienie takiej formy fosforu ma być wytłumaczeniem powstawania mgły w dolnych warstwach atmosfery, gdzie temperatury stają się już bardzo wysokie i mgła kwasu siarkowego powinna wyparować. Jest to o tyle istotne, że tlenek ten reaguje z wodą tworząc kwas fosfonowy. Wody w atmosferze Wenus jest niewiele, ale może to już wystarczać. Krasnopolski szacował, że na wysokości 25 km trójtlenek fosforu stanowi 2 ppm objętości, jest go więc tam sporo. Można więc przedstawić alternatywną drogę powstawania kwasu fosfonowego, co uzasadnia wyższe stężenia w kropelkach kwasu fosforowego i być może umożliwiałoby to powstawanie fosfiny w dostatecznie dużym stężeniu. 

Autorzy artykułu, który jest tematem niniejszego wpisu, znają hipotezy Krasnopolskiego, bo nawet cytują tę właśnie pracę (przypis 32), ale w kontekście słabo poznanego chemizmu fosforu na Wenus, hipotetyzowanego z danych o aerozolach i ilości pierwiastka. Potem przy omówieniu potencjalnych mechanizmów powstawania fosfonianów nie odnoszą się do tego i w sumie nie wiadomo czemu - wykluczają transport tlenku, jego uwodnienie i przeniesienie do wysokości, w której panują warunki odpowiednie do reakcji? Ktoś inny w późniejszych latach obalił przypuszczenia co do istnienia tam trójtlenku? Nie znam literatury na temat chemizmu Wenus na tyle aby to ocenić, ale zupełny brak odniesienia do tej alternatywy jest zastanawiający.

A może jednak zachodzi tu całkiem zwyczajna redukcja fosforanów? Bez rodników, wyładowań i promieniowania. W atmosferze Wenus występuje pewna ilość pośredników redoks, nie zawierających wodoru i dlatego chyba nie branych tu pod uwagę. Najpospolitszy wydaje się chlorek żelaza zarówno II jak i III, który był wykrywany w chmurach na wysokości 60 km. Mechanizm powstawania mniej utlenionej formy i transportu na takie wysokości jest niejasny, możliwe jest powstawanie chlorku żelaza II w wyniku reakcji cząstek magnetytu z kwasem solnym i tlenkiem węgla.[4] Ponieważ sygnały spektroskopowe w chmurach wskazują na obecność pokaźnych ilości chlorku żelaza III [5] można rozważyć też takie drogi redukcji, jak reakcja z siarkowodorem czy dwutlenkiem siarki.

Jest to ciekawe bo nie tak dawno podczas badań, które sprawdzały, w jaki sposób mogło dojść do uwolnienia fosforu z osadów w okresie Archeanu stwierdzono, że fosforan może w stosunkowo niskich temperaturach i atmosferze beztlenowej reagować ze związkami żelaza II i redukować się do jonu fosfonowego.[6] A ten rozkłada się do fosfiny w zbliżonej temperaturze. 

Ogólny schemat powstawania fosfiny w hipotezie żelazowej

 Na stronie 13 suplementów wspomniane są związki żelaza II jako brane pod uwagę wśród reduktorów, ale nie mogę się dokopać do informacji jaką konkretnie reakcję brano pod uwagę.

Czy te dwie alternatywy wystarczą do wyjaśnienia tej ilości fosfiny w sposób niebiologiczny? Przypuszczać można sobie do woli, ale może ktoś to kiedyś wysymuluje i przeliczy. Ponieważ doniesienie jest bardzo ciekawe, to zapewne inni chemicy ryją teraz po literaturze i szukają czegoś podobnego, więc za kilka miesięcy będą już jakieś analizy.

Gdyby jednak okazało się, że obecności fosfiny w tak dużych ilościach nie da się wyjaśnić reakcjami samorzutnymi, to byłby to impuls do dogłębnego zbadania tej planety. Bo odkrycie jakiegoś życia poza Ziemią, choćby mikroskopijnego, byłoby czymś wielkim, co zmieni nasze postrzeganie Wszechświata.

Errata

Dopiero po wrzuceniu artykułu udało mi się znaleźć pełne opracowanie na temat wszystkich analizowanych w publikacji reakcji. Okazało się, że postanowili wydać je osobno i na razie czeka na publikację w repozytorium. [7] Wśród rozważanych reakcji jest też redukcja żelazem II. Przy czym ewentualność bezpośredniej redukcji kwasu fosforowego żelazem została wykluczona, bowiem w dotychczasowych opisach taką redukcję przeprowadzano w wodzie, a wody jest na Wenus bardzo mało. Wciąż jednak jak na mój gust możliwa jest wersja redukcji w roztworze w kropelkach kwasu siarkowego, a więc w środowisku o wysokiej aktywności protonów. Czy zaś reakcje te są w stanie zajść w takich warunkach, chyba nie wiadomo. Znów wychodzi na jaw, że pewnych reakcji jeszcze nie zbadaliśmy dostatecznie.

------

*  https://pl.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_Wenus

[1] https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

[2] https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41550-020-1174-4/MediaObjects/41550_2020_1174_MOESM1_ESM.pdf

[3]  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0019103589901681

[4] Godfrey T. Sill, "Geochemical problems in the production of the Venus clouds", rozdział w: zbiorze International Astromonical Union, Symposium 40 "Planetary Atmospheres" 1969

[5] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103516306509

[6] https://www.nature.com/articles/s41467-018-03835-3

[7] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2009/2009.06499.pdf

Kiedyś w laboratorium (77.)

 Gdy sączenie przez zwykły karbowany lejek zaczyna nudzić, zawsze można je sobie trochę urozmaicić...

Ale właściwie czemu często w laboratoriach sączy się przez pozaginany w harmonijkę sączek?  Aby zyskać większą powierzchnię sączenia. W przypadku sączka złożonego na czworo około 1/4  powierzchni chowa się w zakładce, potem po napełnieniu zawiesiną zagięta część jest przyciskania do lejka i nie bierze większego udziału w procesie. Sączek karbowany można włożyć do lejka cały bez części zasłaniających się wzajemnie. 

Sączenie odbywa się też w częściach żeberek skierowanych do środka. Przestrzeń między zagięciem a lejkiem, ciągnąca się aż do wylotu, zmniejsza też efekt blokowania przepływu przez ciecz, która znalazła się między sączkiem a lejkiem. W przeciwnym razie efektywnie sączy tylko część przy samym odpływie, ale ta szybko zatyka się osadem. Karbowanie przyspiesza proces wtedy, gdy oczyszczamy zawiesinę bardzo drobną, szybko zatykającą pory bibuły. 

Jak sprawdzić kurkumę?

  Kurkuma to często używana przyprawa azjatycka, będąca składnikiem żółtego curry, ale też używana samodzielnie. Nadaje potrawom żółty kolor, lekko pikantny smak, może tylko zapach nie każdemu odpowiada. Wraz ze światową popularnością pojawiają się jednak problemy - bywa na różne sposoby fałszowana. Najpopularniejsza jak mi mówiono metoda, to chrzczenie mączką ryżową. Jeśli jest zmielona na drobny pył, to ziarenka skrobi zabarwią się od niej i ciężko je będzie wyłapać. Może tylko odcień stanie się jaśniejszy. 

  To jednak nie koniec. W zeszłym roku media doniosły o badaniach, z których wynikało, że mocno rozcieńczona innymi wypełniaczami kurkuma bywa podbarwiana różnymi innymi substancjami o podobnym kolorze.[1] Na przykład pigmentem chromianem ołowiu, który nie jest zbyt zdrowym zamiennikiem. Ponieważ sprawa zrobiła się głośna, pojawiły się propozycje testów na wykrycie fałszerstwa. Niektóre niestety są bałamutne i służą tylko nastraszeniu. 

  Jedną z porad jakie znajduję jest sprawdzenie zmiany barwy pod wpływem zasadowego środowiska. Chromian ołowiu w warunkach alkalicznych ulega przemianom do związków czerwono-brunatnych. Główny problem z tym testem jest taki, że substancja barwiąca przyprawy, kurkumina, także reaguje na zmiany odczynu. I w zasadowym robi się... czerwona. 

 

Kurkuma potraktowana wodorotlenkiem sodu

W istocie więc tak wykonany test jedynie nas nastraszy, bo każda próbka kurkumy zmieni kolor.

  Zastanawiałem się zatem nad tym czy jest jakiś test na tyle prosty, że można go wykonać w domu nie posiadając specjalnych odczynników. I po kilku próbach stwierdziłem, że dobry rezultat daje ten najbardziej oczywisty - usunięcie żółtej kurkuminy w sposób, który nie rusza szkodliwego pigmentu. Kurkumina jest słabo rozpuszczalna w wodzie, natomiast dość dobrze w alkoholu i acetonie. Z kolei chromian ołowiu jest nierozpuszczalny zarówno w wodzie jak i tych rozpuszczalnikach.

  Sposób przetestowałem na próbce kurkumy dobrej jakości - wziąłem kłącze kurkumy w kawałkach. Ciężko wprowadzić nierozpuszczalny pigment do wnętrza kawałka kłącza. W znanych przypadkach zafałszowania korzenie były pokrywane pigmentem z wierzchu. Często bowiem podczas suszenia i przechowywania kawałki korzenia z wierzchu ciemnieją i brązowieją, mogą więc dla nie znającego tego surowca wyglądać nieapetycznie, toteż zabarwienie powierzchni nadaje mu bardziej atrakcyjny wygląd. Użyte w teście kawałki kłącza były szarawe. 

 

Rozdrobniłem je w moździerzu na drobny proszek:

 

  Po czym w małej zlewce zalałem ciepłym alkoholem. Po dokładnym rozmieszaniu odstawiłem naczynie, aby próbka opadła na dno i odlałem żółto zabarwiony roztwór. Po czym znów zalałem osad ciepłym alkoholem. Po trzech razach ostatecznie odsączyłem osad na sączku papierowym, który umieściłem na lejku i przemywałem małymi porcjami ciepłego alkoholu do zaniku zabarwienia odcieku. Użyłem dosłownie odrobinę, około 0,2-0,4g proszku, po to aby nie zużyć zbyt dużej ilości rozpuszczalnika. 

 

  Na sam koniec otrzymałem pozbawioną kurkuminy pulpę o jasnym, kremowym kolorze. Ciemniejsze cząstki okazały się kawałkami kory korzenia, ale pod lupą było widać, że i one nie są zabarwione na żółto. Wniosek - przynajmniej pigmentu chromianu ołowiu badana kurkuma nie zawierała. Zrobiłem więc test na kurkumie w proszku z opakowania przyprawy i efekt wyszedł taki sam. 

  Inne polecane testy są bardziej subiektywne i nie dotyczą wykrywania ołowiu. Przykładowo próba z  z zimną wodą da nam najwyżej informację, czy nie dodano do niej mąki lub barwników rozpuszczalnych. 

  Łyżeczkę przyprawy wymieszać z szklanką zimnej wody i odstawić na 20 minut. Przyprawa powinna opaść na dno. Kurkumina jest na zimno słabo rozpuszczalna, więc roztwór nad osadem powinien być słabo zabarwiony, w zasadzie to zabarwia go drobny pył. Mocny kolor roztworu, zwłaszcza bardziej pomarańczowy niż sama przyprawa, może sugerować użycie syntetycznego barwnika spożywczego. Z kolei długo się utrzymująca jasna zawiesina może wskazywać na domieszkę mąki - ale poza przypadkami skrajnie złej jakości ciężko obiektywnie ocenić, czy wygląd roztworu to już ten podejrzany kolor i mętność, czy tylko efekt mocnego zmielenia z dużą ilością bardzo drobnego pyłu, który dłużej się utrzymuje. Wykrycie któregoś z tych rodzajów fałszerstw nie oznacza, że przyprawa zawiera ołów; może wręcz zmniejszać takie ryzyko, bo jeśli już farbowano ją syntetycznym barwnikiem, to toksyczny pigment staje się niepotrzebny.

  Doniesienia z Indii podają, że tym często używanym barwnikiem spożywczym, którym fałszują też szafran, jest żółć metanilowa, barwnik azowy. Oprócz lepszej rozpuszczalności w wodzie można go zidentyfikować na podstawie zmian koloru w bardzo kwaśnych warunkach. Jeśli ktoś ma dostęp do trochę mocniejszych kwasów, na przykład 10% kwasu solnego, może sprawdzić czy zabarwiony roztwór znad kurkumy zmienia kolor z żółtego na czerwony. Dla żółci metanilowej następuje to poniżej pH 2. 

  A jak wykryć, że próbka przyprawy w ogóle zawiera kurkuminę a nie jest tylko farbowaną czymś innym mąką? Nie sądzę aby komuś coś takiego się trafiło, ale można się pobawić z pewną charakterystyczną reakcją. Proponuję zrobić alkoholowy roztwór jak w pierwszej opisanej próbie.        Do niezbyt stężonego dodać roztwór kwasu borowego, łatwego do nabycia w aptece, jest łagodnym środkiem ściągającym i odkażającym skórę. Kurkumina zawiera w cząsteczce dwie grupy ketonowe lub alkoholowe blisko siebie. Związki o takiej budowie łatwo tworzą z kwasem borowym związek kompleksowy spiro-boran. W przypadku kurkuminy powstały kompleks, rozocyjanina, ma różowo-czerwony kolor, trwały też w warunkach lekko kwaśnych. W praktyce wykorzystuje się to do oznaczania kwasu borowego w wodzie; reakcja jest bardzo czuła. 

 

Barwy kurkuminy - pośrodku roztwór alkoholowy. Po lewej pomarańczowy kompleks z kwasem borowym, po prawej czerwone zabarwienie w środowisku alkalicznym.

Rozocyjanina

Oczywiście ostatecznie jeśli mamy do przyprawy dużo wątpliwości lub mamy interes w tym aby kupiona kurkuma była dobrej jakości, to najlepiej wysłać próbkę do laboratorium analizy żywności.

-----

[1] https://foodfakty.pl/falszowanie-kurkumy-chromianem-olowiu

Chemiczne wieści (23.)

Lustrzany peptyd na raka

Jak to już wiele razy tutaj na blogu opisywałem, w chemii organicznej ważną cechą cząsteczek chemicznych jest ich symetria. Atom węgla tworzy cztery wiązania, które zwykle rozłożone są w pewien przestrzenny układ, tak zwany tetraedr. Jeśli w danym związku zdarzy się, że na każdym z tych wiązań będzie inny podstawnik, wówczas związek z takim miejscem traci symetrię i możliwe stają się jego dwie odmiany, D i L, różniące się kolejnością ułożenia tychże różnych podstawników. Ich modele przestrzenne wyglądają jak lustrzane odbicia. 

Wiele związków naturalnych ma taką właściwość. Mamy D-fruktozę, mamy L-kwas askorbinowy, mamy też wreszcie aminokwasy, z których zbudowane są białka, z których zbudowani jesteśmy my. Wszystkie te naturalnie występujące aminokwasy białkowe należą do odmiany L, ich lustrzane wersje są rzadkie, pojawiają się zwykle wskutek termicznej izomeryzacji, tylko czasem jakiś organizm używa tej odwrotnej wersji aminokwasu. Jednym ze skutków asymetrii białek budulcowych jest odmienna reakcja organizmu na różniące się tylko konfiguracją D lub L cząsteczki różnych związków chemicznych. Lustrzane odmiany mogą różnić się smakiem albo zapachem czy też tym czy działają na organizm pozytywnie, czy przeciwnie. Lustrzane wersje leków i trucizn często są po prostu nieaktywne biologicznie, nasze enzymy, na które działają te leki, mają pewien określony kształt i poprawnie zadziałać mogą na nie tylko odpowiedniego kształtu cząsteczki. Działa to też w drugą stronę - nasze enzymy, przyzwyczajone przerabiać i rozkładać pewne związki, mogą nie być w stanie zrobić tego z lustrzanymi wersjami. A to czasem może się okazać korzystne.

Chińscy chemicy wymyślili specyficzną cząsteczkę, blokującą mechanizm, z którego korzystają guzy nowotworowe, aby zapewnić obmacujące je limfocyty, że są zwykłymi komórkami, których nie trzeba niszczyć. Wskutek tego zjawiska organizm nie zauważa, że rośnie w nim skupisko zmienionych genetycznie i metabolicznie komórek. Powoduje to też duże utrudnienie działania immunoterapii, które wydają się być bardzo obiecującym kierunkiem. Przykładowo zdrowe komórki wytwarzają krótkie peptydy blokujące działanie receptora wytwarzania czynnika zaprogramowanej śmierci (PD-1); chore powinny tego nie robić i wtedy organizm usuwa je z siebie. Niestety często nowotwory także wytwarzają te blokujące cząsteczki i to w większej ilości niż normalnie. 

Chiński zespół zajął się innym takim mechanizmem - receptorem TIGIT, który występuje dość powszechnie w wielu nowotworach. Wytworzyli peptyd, czyli krótką cząsteczkę złożoną z aminokwasów, który blokuje połączenie między receptorem TIGIT a limfocytami. Komórki nowotworowe nie mogą więc oszukiwać, że są niegroźne, i próba uczulenia układu odpornościowego na cząsteczki charakterystyczne dla guza powinna się powieść.

Peptydy są w takich zastosowaniach dobrze tolerowane i wchłaniane do komórek, ale podane dożylnie zwykle nie docierają tam gdzie trzeba. Krótkie fragmenty białek innych niż albuminy są zwykle rozkładane przez enzymy proteazy, obecne we krwi i tkankach. Aby więc temu zapobiec chemicy od początku zaprojektowali peptyd jako złożony w całości z D-aminokwasów. Lustrzanych wersji tych naturalnych. Proteazy nie są przystosowane do trawienia odwrotnych peptydów, więc nie ruszają cząsteczki. [1] 

@Willey-VCH

Przepływ roztworów w porowatych skałach kluczem do zagadki życia

Jedną z hipotez starających się rozwikłać mechanizmy powstawania życia, jest założenie, że na samym początku pra-życie opierało się na pojedynczych cząsteczkach RNA, które następnie ewoluowały chemicznie aż do powstania układu samoreplikującego. Znane są fragmenty RNA o właściwościach katalitycznych, tak zwane rybozymy. Jeśli w wyniku kombinatoryki powstał RNA-enzym, który z obecnych w roztworze prostych cząsteczek konstruował kolejną cząsteczkę RNA, byłby to zaczątek życia. Z pomysłem tym jest jednak kilka problemów. Na przykład jeśli już rybozym zacznie tworzyć potomną cząsteczkę, to obie splotą się w kłębuszek, co zablokuje enzym, kończąc jego pracę na jednym cyklu. Rozplecenie obu nici może następować w wysokiej temperaturze, która niszczy wiązania wodorowe nici i pozwala im się wyprostować. Z drugiej strony w takim stanie rybozym traci własności katalityczne.

Domyślano się zatem, że musiał zajść jakiś proces cyklicznie transportujący cząsteczki z miejsc gorących do zimnych i odwrotnie. 

W nowej publikacji przedstawiono ciekawe rozwiązanie - właściwymi warunkami może być krążenie roztworów wewnątrz porów skalnych. Skała w rejonie wulkanicznym może być z jednej strony silnie ogrzana, a z drugiej dobrze schładzana wodą. W powstałym w ten sposób gradiencie temperatury następuje termoforeza, to jest ruch cząstek w roztworze. W eksperymencie na kawałku porowatego materiału stwierdzono, że duże cząsteczki rybozymów przemieszczają się w stronę chłodniejszą i tam osiągają większe stężenie. [2]

Tellurowa tuba z pierścieni

Podczas badań nad związkami telluro-organicznymi odkryto ciekawe zachowanie związków cyklicznych. Tellur to półmetal wykazujący podobieństwa do siarki i selenu, mający niewiele zastosowań. W analizowanym przypadku otrzymywano pierścienie telluro-eterów z atomami węgla połączonymi na przemian tellurem. Zauważono, że podczas krystalizacji pierścienie organizują się w stosy, tworząc puste rurki. Poszczególne pierścienie są przyciągane przez niezwykle silne oddziaływania międzycząsteczkowe. Struktury takie budzą zainteresowanie, bo do wnętrza takiej rurki można wprowadzać inne substancje. Autorzy spekulują na przykład nad wykorzystaniem takich związków do efektywnego magazynowania gazów w ciele stałym.[3]

---------

[1] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002783

[2] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.048104 

[3] https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.202002510

Ostatnio w laboratorium (76.)

Nie tak dawno opisywałem metodę mianowania nadmanganianu potasu. Podczas reakcji związek manganu redukuje się aż do wartościowości II. W zasadzie powstaje nam rozcieńczony roztwór siarczanu manganu. A skoro tak, to można go wykrystalizować.

Roztwór po tamtym mianowaniu odstawiłem do szafki na tak długo, aż wypadły drobne kryształy.
Siarczan manganu tworzy przezroczyste kryształy, wyglądające jak kawałki szkła, o tabliczkowatym pokroju i lekko różowawym kolorze.

Z kwaśnego roztworu najprawdopodobniej wykrystalizował monohydrat. Związek tworzy wiele form uwodnionych, aż do odmiany z 7 cząsteczkami wody, mocniej uwodnione wersje mają mocniejszy różowy kolor.

Siarczan manganu II bywa używany jako składnik nawozów mineralnych, surowiec do produkcji dwutlenku manganu o odpowiedniej strukturze czy jako reduktor w chemii organicznej.

Ostatnio w laboratorium (75.)

Ostatnio w laboratorium wyciągałem piperynę z czarnego pieprzu. Drapanie się po policzku palcem, którym wcześniej odciskałem sączek nie było dobrym pomysłem.

Piperyna to główny alkaloid odpowiedzialny za ostry smak pieprzu czarnego. Działa na zakończenia nerwowe aktywując receptory bólu. Pobudza wydzielanie soków trawiennych, w ostatnich latach wzbudza zainteresowanie jako składnik suplementów na odchudzanie.
Wydzieliłem ją z pieprzu poprzez ekstrakcję rozpuszczalnikami organicznymi. Krystalizuje w formie drobnych, igiełkowatych kryształków.

Mianowanie nadmanganianu potasu

Aby drogą klasycznego miareczkowania dokładnie określić ilość badanej substancji w próbce, trzeba posiadać odczynnik o dokładnie znanym stężeniu. Jeśli mamy do dyspozycji gotowe roztwory mianowane o dostatecznej trwałości, to nie ma większego problemu, ale czasem musimy przygotować go sami i sami określić jego stężenie.
Samo tylko odważenie czystej substancji i wyliczenie stężenia jakie powinna mieć, w wielu przypadkach nie wystarczy. Przykładowo nadmanganian potasu zwykle nie jest zupełnie czysty; jako silny utleniacz ulega stopniowemu rozkładowi do tlenku manganu, więc w odważonej ilości jest mniej czystego związku. Jeśli chcemy go zmianować, musimy poddać go ilościowej reakcji z jakimś innym odczynnikiem o znanym stężeniu.

Kryształy nadmanganianu potasu

W przypadku nadmanganianu często używaną substancją wzorcową jest kwas szczawiowy lub szczawian sodu. Mają one tą dobrą właściwość, że nie rozkładają się łatwo i nie są higroskopijne, czyli wilgotność ma mniejszy wpływ na faktyczną zawartość substancji w substancji. Ponadto reagują ilościowo i to na tyle wyraźnie wizualnie, że pozwala to na łatwe uchwycenie punktu zupełnego przereagowania.

Sama reakcja chemiczna jest dość ciekawa. Kwas szczawiowy, to w zasadzie dwie połączone ze sobą grupy karboksylowe. Pod wpływem mocnych utleniaczy wiązanie między nimi pęka, węgle karboksylowe wskakują na wyższy stopień utlenienia a cały związek zamienia się w dwutlenek węgla. Nadmanganian w bardzo kwaśnym środowisku ulega dość silnej redukcji ze stopnia utlenienia VII na II. Rozpisując ten proces elektronowo, nadmanganian przyjmuje pięć elektronów a szczawian oddaje dwa, stąd proporcje molowe reagujących jonów 5:2.

5C₂O₄^2– + 2MnO₄^– + 16H⁺ + 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

Wymiana w procesie łącznie 10 elektronów pomiędzy siedmioma cząsteczkami i przyłączenie takiej ilości protonów, to nie takie hop-siup, nowe publikacje analizujące tę starą reakcję odkrywają skomplikowany mechanizm, dający się podzielić na kilkanaście etapów.[1]

 Interesującą rzeczą jest w tym zmienna szybkość reakcji. Początkowo po dodaniu niewielkiej ilości nadmanganianu do szczawianu, reakcja zachodzi dość powoli. Przez kilka-kilkanaście sekund nie widać niczego szczególnego. Stopniowo nadmanganian odbarwia się aż do przezroczystego roztworu. Kolejne niewielkie porcje odbarwiają się szybciej aż w maksimum kolor kropli znika w momencie połączenia z powierzchnią.
Okazuje się, że zredukowana forma manganu jest w tej reakcji katalizatorem. Ponieważ powstaje ona w jej trakcie, ilość katalizatora wzrasta, co raptownie przyspiesza reakcję. Oczywiście nie działa to w nieskończoność. W końcu w roztworze zaczyna brakować reduktora i reakcja zwalnia z braku substratu. Punkt końcowy to moment, gdy nie ma już kwasu szczawiowego w roztworze. Widać go doskonale, bo w tym momencie następna dodana kropla już się nie odbarwia. Odczynnik jest tu w zasadzie wskaźnikiem. Ponieważ wcześniej odważyliśmy dokładnie kwas szczawiowy i wiemy ile jest go w roztworze, możemy wyliczyć jaka ilość nadmanganianu była potrzebna do utlenienia a ze znanej objętości roztworu jego stężenie.

Sama procedura miareczkowania nie jest skomplikowana, może tylko trochę niewygodna. Odmierzamy określoną objętość roztworu kwasu szczawiowego, mocno zakwaszamy kwasem siarkowym (reakcja pochłania ogromne ilości protonów). Całość podgrzewamy do temperatury około 60 stopni i zaczynamy miareczkowanie na gorąco. Podwyższona temperatura ma ułatwić ulatywanie z roztworu bąbelków dwutlenku węgla, co przyspiesza początkowy etap. Wkraplanie prowadzimy aż do momentu, gdy ostatnia kropla wywoła zabarwienie utrzymujące się przynajmniej 20-30 sekund.


Przypuszczam, że dałoby się to samo miareczkowanie przeprowadzić potencjometrycznie a może nawet pehametrycznie.

-------
[1]  J. Phys. Chem. A 2004, 108, 50, 11026-11031

OH - te grupy!

Gdy pisałem opinię o tej nieszczęsnej lekcji chemii w TVP przyszło mi do głowy, że czymś, czego brakowało w obu tych lekcjach, a co stanowiło punkt wspólny, było wyjaśnienie czym różni się grupa wodorotlenową w alkoholach i w wodorotlenkach metali. Pojawia się ona w wielu miejscach - jest połączona z metalami  w wodorotlenkach, z niemetalami w kwasach, z węglem w alkoholach, z pełniącym inną funkcję węglem w kwasach karboksylowych, czasem pełni rolę grupy kwasowej w związkach nienasyconych. Czym różni się w tych sytuacjach? Co różni wodorotlenek chromu i kwas chromowy?
W dużej mierze to, czy silniejsze jest wiązanie między tlenem a wodorem czy może jednak między tlenem a innym pierwiastkiem. Nie wiem czy objaśnienia te będą pasowały poziomem do 7 klasy, ale cóż, lepiej czasem wyjaśnić dokładniej, niż potem prostować.



Elektroujemność i siła wiązań
Tlen to niemetal o wysokiej elektroujemności wynoszącej 3,5 w skali Paulinga, to jest o dużej skłonności przyciągania elektronów. Wynika to ze stosunkowo małego rozmiaru przy ładunku jądra wynoszącym +6 i słabszego ekranowania przez podpowłoki p, na których zgromadzona jest ponad połowa ładunków ujemnych.  Z tych powodów generalnie elektroujemność pierwiastków rośnie w prawo, wraz ze wzrostem ładunku, i ku górze układu okresowego, wraz ze spadkiem wielkości atomu, z maksimum w reaktywnym fluorze.
Dla wodoru elektroujemność jest średnia - 2,2. Podobna jak dla niektórych metali i półmetali. To najmniejszy atom ale też z najmniejszym ładunkiem jądra. Wiązanie tlen - wodór jest więc spolaryzowane, większość ładunku jest przesunięta na tlen, ale nie ma jeszcze charakteru jonowego.
Podobnie rzecz wygląda dla wiązania węgiel-tlen. Różnica elektroujemności nie za duża, sumarycznie więc wiązanie jest polaryzowanym kowalencyjnym.

Gdy tlen jest połączony z jakimś metalem sytuacja wygląda inaczej. Metale zwykle mają niską elektroujemność, słabiej wiążą najdalsze elektrony, toteż duża różnica w sile ściągania ładunku powoduje niemal zupełne przejście elektronu na tlen. W ujęciu klasycznym jest to po prostu przeskok elektronu z metalu na tlen i powstanie jonów, łączących się dzięki przyciąganiu elektrostatycznemu. W ujęciu chemii kwantowej nie jest tak do końca, bo nawet wiązania jonowe mają pewien kilkuprocentowy udział kowalencyjny, część ładunku dzielona jest pomiędzy atomami. Między jonami gęstość elektronowa wykazuje minimum.

Dla zachowania się grupy X-O-H rodzaj wiązań ma zasadnicze znaczenie. Pęknięcie wiązania, to jest jego dysocjacja, dla różnych typów zachodzi na różne sposoby. Wiązanie jonowe wprawdzie jest stosunkowo mocne, na jego rozerwanie przez drgania termiczne trzeba zastosować wysoką temperaturę, ale też w pewnych szczególnych warunkach jony łatwo się rozdzielają. W zasadzie nie musi tutaj następować przesuwanie się ładunku, bo elektrony już są przesunięte, trzeba tylko osłabić ich elektrostatyczne przyciąganie.
Na siłę przyciągania przeciwnych ładunków wpływa między innymi stała dielektryczna ośrodka. Dla takiej na przykład wody jest ona wysoka, około 80 razy większa niż w próżni. Tyle więc razy osłabnie siła przyciągana jonów całkowicie otoczonych wodą. Inny mechanizm, który ma tutaj udział, to solwatacja, to jest otoczenie jonu cząsteczkami rozpuszczalnika.
Woda ma akurat o tyle cenną właściwość, że jest wyraźnie polarna, to jest wykazuje przesunięcie gęstości ładunku w jedną stronę cząsteczki. Solwatacja między jonem a rozpuszczalnikiem polarnym także przypomina przyciąganie ładunków. Cząsteczki są ściągane tą stroną, która posiada cząstkowy ładunek przeciwny, do napakowanego elektronami tlenu zbliżać się więc będą wodorami. W wyniku tego jon zaczyna silniej oddziaływać z rozpuszczalnikiem i może zostać wyrwany z kryształu.

W efekcie paradoksalnie w rozpuszczalnikach o pewnych właściwościach wiązanie jonowe puszcza całkiem łatwo. Układ X-O-H rozpada się więc na jony X+ i HO- a my mówimy o związku, że jest zasadą. Grupa hydroksylowa mająca charakter bardziej jonu chętnie też reaguje z dodatnio naładowanymi protonami (a właściwie jonami oksoniowymi), stąd reakcja zobojętnienia, zachodząca też z wodorotlenkami nierozpuszczalnymi.

Z drugiej strony znamy związki, w których to wodór chętnie odchodzi. Są to kwasy tlenowe, najczęściej z niemetalami, ale też z niektórymi metalami przejściowymi. W kwasie siarkowym H2SO4 pojawiają się dwa układy S-O-H. Szczególnym przypadkiem są takie metale jak chrom i wanad, które tworzą zarówno wodorotlenki jak i kwasy. Czym więc różni się układ Cr-O-H w kwasie chromowym od układu Cr-O-H w wodorotlenku chromu? Stopniem utlenienia atomu centralnego.
Stopień utlenienia to sposób na określenie tego jakiego atom pierwiastka w związku doznaje nadmiaru lub niedoboru ładunku względem swojego stanu podstawowego obojętnego. Definiuje się go jako liczba możliwych wiązań jonowych jakie mógłby utworzyć będąc w takim stanie elektronowym. Ale my poprzestańmy na definicji mówiącej o ilości odczuwanego ładunku.

Jeśli atom w związku odczuwa niedobór ładunku, a więc ma dodatni stopień utlenienia, jest właściwie trochę jonem dodatnim. W związku z tym przesuwa ku sobie trochę ładunku ujemnego z połączonego z nim tlenu. Wiązanie z tlenem staje się więc dużo mniej spolaryzowane. Z drugiej strony ubytek ładunku z tlenu, który współdzieli poprzez spolaryzowane wiązanie część ładunku z wodorem, powoduje wyssanie większej części tego uwspólnionego ładunku z wodoru. Wodór staje się więc nieco bardziej kationem a wiązanie z tlenem nabiera charakteru dużo bardziej jonowego, niż by to wynikało z prostej różnicy elektroujemności. A skoro jest bardziej jonowe, to chętniej ulega rozerwaniu w specyficznych warunkach odpowiednio dobranego rozpuszczalnika.  Odszczepianie protonu to właśnie to, co robią kwasy.

 W przypadku niemetali, które już mają wysoką elektroujemność, a więc skłonność ściągania ładunku, wysysanie elektronów z tlenu następuje o tyle łatwo, że praktycznie każdy ich związek wodorotlenowy ma charakter kwasowy. Jednak ze wzrostem stopnia utlenienia niemetalu efekt jest coraz wyraźniejszy, bo nie dość, że atom jest bardzo elektroujemny, to jeszcze ma niedobór ładunku. Dlatego tlenowe kwasy niemetali są coraz bardziej kwaśne im wyższy jest stopień utlenienia. Kwas siarkowy VI jest wyraźnie mocniejszy od siarkowego IV, a ten od siarkowego II. Z klasów tlenowych chloru najmocniejszy jest kwas nadchlorowy (kw. chlorowy VII).
Dla ujemnych stopni utlenienia obserwujemy odwrotne zjawisko - atom centralny odczuwa dużo ładunku, odsuwa więc od siebie ładunek tworzący wiązanie z tlenem co zwiększa jego polaryzację. Dlatego chrom o stanie utlenienia -2 tworzy wodorotlenek, będący zasadą, a na stanie utlenienia +6 tworzy kwas chromowy.

Nie są to jedyne przyczyny, dodatkowy efekt daje stabilizacja ładunku ujemnego - cząsteczka oddająca proton staje się anionem, ale im trudniej jest jej utrzymać ten ładunek, tym mniej chętnie równowaga reakcji przesuwa się w tę stronę. Stabilizacja powoduje, że powstała po deprotonacji zasada jest trwalsza i zarazem mniej chętnie protonuje się z powrotem. Równowaga reakcji przesuwa się więc ku częstszemu oderwaniu atomu wodoru. I tu oczywiście im bardziej elektroujemny lub bardziej utleniony jest atom centralny, tym chętniej ładunek stabilizuje się w obrębie cząsteczki.
Może w tym też pomagać geometria układu tworząca pewne stabilniejsze struktury elektronowe.

W kwasach mających wiele możliwych do oddania protonów obserwuje się, że drugi i kolejny odrywają się już mniej chętnie. Wynika to głównie stąd, że zabierający ze sobą ładunek dodatni proton jest przyciągany przez ujemny ładunek reszty, oraz po części przez wpływ zwiększenia ujemnego ładunku na pozostałe tu omówione efekty.
Trzeci proton kwasu ortofosforowego odrywa się dopiero w dość zasadowych warunkach.

A węgiel?
Jak sytuacja wygląda dla związków organicznych? Jak się rzekło, różnica elektroujemności między tlenem a węglem nie jest taka znów duża, z kolei węgiel ma dosyć ograniczone możliwości jeśli chodzi o stan utlenienia, dochodzi maksymalnie do +4. Tymczasem mamy z jednej strony alkohole, które nie odszczepiają chętnie ani grupy OH ani wodoru, a z drugiej strony mamy kwasy karboksylowe i fenole, które chętnie pozbywają się tego ostatniego.

W pewnym stopniu działają tutaj opisane już efekty, ale decydującym staje się stabilizacja ujemnego ładunku. Popatrzmy na fenole - związki z grupą OH przy pierścieniu aromatycznym. Już samo to sąsiedztwo dużo daje. W układzie aromatycznym elektrony, z których normalnie utworzyłyby się wiązania podwójne, tworzą układ rozciągnięty na cały pierścień. Gęstość elektronowa w obrębie tego pierścienia jest dość duża. Wykazuje on ponadto właściwości magnetyczne jak jedna pętelka cewki. Pierścień ma skłonność ściągać do siebie ładunki z grup sąsiadujących. Gdy więc bezpośrednio do pierścienia przyłączana jest grupa wodorotlenowa, jej proton staje się bardziej aktywny, a jego wiązanie z tlenem bardziej spolaryzowane.

Z drugiej strony ładunek ujemny pozostający po oderwaniu protonu ma dużo możliwości stabilizacji. Może powstać wiązanie podwójne z pierścieniem, ładunek może przejść na pierścień i przesuwać się w różne strony tworząc kilka struktur mezomerycznych. Wreszcie sama skłonność układu aromatycznego aby ściągać ładunek pomaga w jego utrzymaniu. W efekcie fenole są lekko kwaśne, prototypowy benzeno-fenol tworzy sól wodorotlenkiem sodu.
 Pozytywnie na ten efekt działają grupy wyciągające elektrony z pierścienia, a więc fluorowce, grupy nitrowe. Zmniejszają gęstość ładunku w układzie aromatycznym, co pociąga za sobą też elektrony z tlenu. 2,4,6-Trójnitrofenol, czyli kwas pikrynowy, jest dzięki temu mocniejszy niż kwas octowy.

Mapa potencjału elektrostatycznego kwasu octowego. Czerwony kolor na tlenach oznacza zagęszczenie na nich elektronów, niebieski kolor na karboksylowym wodorze oznacza, że jest on najbardziej zubożony w ładunek i najchętniej odchodzi.

Trochę podobnie wygląda sytuacja z kwasami karboksylowymi, gdzie anion może być stabilizowany w strukturach mezomerycznych możliwych w całej tej grupie. Ładunek z wodoru grupy OH jest też odciągany za sprawą drugiego tlenu. Jeśli do węgla karboksylowego przyłączona jest grupa, która odciąga z niego elektrony, to kwasowość związku wzrasta. Stąd kwas chlorooctowy jest mocniejszy od octowego a dichlorooctowy on mono-chloro. W szczególności kwas trifluorooctowy jest za sprawą tego efektu bardzo mocny, oddając protony łatwiej niż kwas fosforowy.

Czym w takim razie są alkohole? Pechowcami bez dobrych warunków. W większości przypadków żaden z tych efektów nie pomaga w znaczący sposób ani oderwaniu całej grupy OH ani nawet samego tylko wodoru. Aby oderwać od nich proton trzeba użyć dość mocnych zasad, przykładowo w reakcji z metalicznym sodem lub litem tworzą alkoholany, będące w pewnych warunkach wygodnymi organicznymi zasadami. Oderwanie od nich całej grupy alkoholowej wymaga specyficznych warunków, zwykle obecności mocnych kwasów.
Czasem pomóc im mogą pewne dodatkowe grupy, jeśli położone są wystarczająco blisko. Grupy wyciągające ładunek, a więc azotanowe lub fluorowce, połączone z pierwszym węglem za grupą hydroksylową zwiększają kwasowość alkoholu. W skrajnym przypadku nonafluoro-tertbutanolu, trzy grupy trifluorometanowe działają tak silnie, że alkohol jest tylko trochę mniej kwaśny od kwasu octowego.

Podsumowując
Grupa OH zmienia właściwości zależnie od tego z czym jest połączona. Dla związków nieorganicznych połączenie z metalem o niskiej elektroujemności lub niskim/ujemnym stopniu utlenienia będzie miało charakter soli z jonowym wiązaniem M-OH, z grupą wodorotlenową reagującą z kwasami i w części przypadków ulegającej w rozpuszczalnikach polarnych pełnej dysocjacji jako anion. Związki takie nazywamy więc wodorotlenkami lub zasadami metalicznymi a grupę wodorotlenkową.
Dla związków z niemetalami, czasem z niektórymi metalami przejściowymi na wysokim stopniu utlenienia, chętniej będzie się oddzielał wodór od tlenu. Związki takie nazywamy wtedy kwasami tlenowymi.

Dla związków organicznych, które ze względu na stabilizację ładunku ujemnego w strukturze oraz efekty przyciągania elektronów zwiększają trwałość anionowej zasady, także wodór będzie chętniej odchodził, i jeśli grupą organiczną z którą był połączony była karboksylowa, wtedy związek to kwas karboksylowy, jeśli zaś był to pierścień aromatyczny wówczas jest to fenol.

Jeśli natomiast reszta organiczna to nasycony węglowodór, bez szczególnych dodatków, wówczas ani  wodór ani cała grupa OH nie będą zbyt chętnie się odszczepiać, i wtedy związek taki nazwiemy alkoholem a grupę alkoholową.

-----