为什么我们闻到铜味?

2020-12-19 14:13:44

$ \ begingroup $如果我能闻到一个物体,则意味着该物体的分子正在与之分离,因此它们可以到达我的鼻子。据我所知,金属不会升华,尤其是在室温下不会升华。但是,铜具有非常强烈的特征气味。这是否意味着铜将很快降解,还是我们对铜如此敏感以至于只有几个分子足够?我认为它必须与氧化作用有关,但它不会像其他金属(例如铁)那样自然地被氧化。

$ \ endgroup $

$ \ begingroup $我从那以后一直在寻找答案(但是特别是对于铁)。同时我学习了化学。而且我仍在寻找答案(我以为灰尘和粘液起作用了。现在我开始满怀希望地向下滚动:) $ \ endgroup $ – Alchimista

$ \ begingroup $这是一个很好的问题,因为它面对一个非常可复制且共同的经验,同时具有一个既定却看似矛盾的事实。如您所料,金属的气味与实际上进入您的鼻子的金属无关,因为大多数金属在常温下的蒸气压太低,无法直接检测。实际上,金属的特征气味是由有机物质引起的!

一直专注于铁味的特殊情况(可免费获取的文章!)。铁产生金属味的方式至少有两种。首先,酸性物质能够腐蚀钢铁,释放出金属或合金中存在的磷和碳原子。它们可以反应形成挥发性有机磷化合物,例如甲基膦($ ce(H3CPH2} $),它们在低浓度下具有大蒜/金属气味。

这些有机膦是铸铁酸性溶解气体产物中的“大蒜”金属味(参见支持信息)。我们测量了两种关键气味的极低气味阈值,甲基膦和二甲基膦(分别为6和3 ng P /m³,大蒜金属气味),因此属于已知最有效的气味。对于这种气味,磷化氢($ \ ce {PH3} $)并不重要,因为我们发现它具有更高的气味检测阈值(> 10 ng /m³)。一般“大蒜”气味的“碳化钙”(或“烧石灰” /“水泥”)属性可能是由与高铁含量的铁相关的不饱和烃(炔烃,链二烯)引起的(表1,请参见支持信息)。

而且,事实证明,$ \ ce {Fe ^ {2 +}} $离子(而不是$ \ ce {Fe ^ {3 +}} $)离子能够氧化皮肤油脂中存在的物质,即脂质过氧化物。当铁与汗液中的酸接触时,会产生少量的\ ce {Fe ^ {2 +}} $离子。然后这些化合物分解,释放出碳链长度在6到10个原子之间的酮和醛的混合物。特别地,大多数金属气味来自不饱和酮1-辛烯-3-酮,即使浓度低至$ 1 \\ mug \ m ^ {-3} $,其仍具有真菌/金属气味。简而言之:

汗湿的皮肤腐蚀了铁金属,形成了反应性的$ \ ce {Fe ^ {2 +}} $离子,这些离子在数秒内被氧化成$ \ ce {Fe ^ {3 +}} $离子,同时将现有的皮肤脂质过氧化物还原并分解为被视为金属味的有气味的羰基碳氢化合物。

在文章的支持信息(也可以免费获得)中,作者描述了使用其他金属(包括铜)进行的实验:

铁金属与其他金属(铜,黄铜,锌等)的比较:当固态铜金属或黄铜(铜锌合金)代替铁与皮肤接触时,类似的金属气味和羰基的GC峰图案生成了碳氢化合物,并检测到高达1μmol/dm²的单价亚铜离子[$ \ ce {Cu +} $]作为腐蚀产物(支持图S3至S6)。锌是一种形成$ \ ce {Zn ^ {2 +}} $但没有稳定的$ \ ce {Zn +} $的金属,不愿意形成金属气味,除非金属与皮肤的摩擦力很强(这可能会产生亚稳态单价$ \ ce {Zn +} $)。支持图S6中显示了使用常见的颜色测试直接在人的手掌皮肤上显示出铁,铜和黄铜合金腐蚀引起的低价离子(亚铁和亚铜)的存在。擦在皮肤上的氧化铝粉不会产生明显的气味。这些结果提供了其他证据,证明不是金属蒸发,而是皮肤中的过氧化脂质的还原和低价金属离子的分解和分解产生了香气。

结论:1)铁金属接触皮肤(表皮)的典型“臭味”金属气味是由皮肤过氧化物与亚铁离子($ \ ce {Fe ^ {2)产生的挥发性羰基化合物(醛,酮)引起的。 +}} $)是由汗液介导的铁腐蚀形成的。含有金属表面,铁锈,饮用水,血液等离子的金属离子,以及铜和黄铜,在与皮肤接触时也会产生类似的气味。人类发现这种气味的能力可能是经过进化发展而成的,但是在很大程度上休眠了嗅觉血液(“血液气味”)的能力。

2)富含磷和碳的铸铁和钢的“大蒜碳化物”金属气味在酸的侵蚀下,以挥发性有机膦为主。铸铁腐蚀是C-P化合物的环境来源,可能导致在《化学武器公约》的验证和监视中造成混淆(另请参见参考文献[15])。

顺便说一句,这可能就是为什么人们有时建议通过将它们与金属物体摩擦而散发出强烈气味的原因。尽管它可能不适用于某些金属和某些有气味的化合物,但金属可能会催化将恶臭物质分解为气味较弱的物质。

$ \ endgroup $

$ \ begingroup $,但是血液的味道就像纯金属铁一样。 -那么如何解释? $ \ endgroup $ – user2117

$ \ begingroup $ @LievenB另一个好问题,我认为最终可能会弹出。我真的不知道。也许血液中的铁阳离子也可以催化由血液和口腔中存在的脂质或其他物质产生的具有金属味的有机化合物的形成。风味主要来自气味,而不是味道(足够多)。 $ \ endgroup $ –尼科劳·萨克·内托(Nicolau Saker Neto)

$ \ begingroup $我发现了这个非常有趣的链接:phys.org/news80405535.html和我猜想它与其他金属(例如铜,...端组$ – user2117

$ \ begingroup $ @LievenB原来Angewandte Chemie的论文已经触及到了血腥味。另外,我不建议过于信任phys.org链接。例如,它奇怪地提到铁离子带有负电荷。 $ \ endgroup $ –

$ \ begingroup $气味是关联的:我们闻到" sweet"食物不是来自糖,而是来自糖在加热下分解时产生的挥发性化合物。仅仅因为我们经历了闻起来的味道,同时品尝了糖​​(还剩下很多未分解的糖),我们才认为它闻起来很甜。 $ \ endgroup $ –凯文·科斯特兰(Kevin Kostlan)

不是您要找的答案?浏览标记的其他问题或提出自己的问题。