Questione di olfatto – parte seconda

“Ucci, ucci,sento odor di cristianucci.

Che sia grande oppur piccino,io mi faccio un bel panino”.

Così diceva l’orco della favola “Il fagiolo magico” quando, rientrando in casa, sentiva l’odore degli umani che vi si erano nascosti.

Ma come faceva a sentire l’odore? Nella scorsa puntata, “Questione di olfatto”, ho parlato di come noi percepiamo gli odori perché l’aria porta le “sostanze odoranti” a contatto con le mucose olfattive nelle cavità nasali.

Una sostanza odorante non è altro che un composto chimico che abbia un determinato odore, cioè che sia abbastanza volatile da essere trasportato verso il nostro sistema olfattivo.

Ma come fanno le molecole a essere trasportate?

Per capirlo dovremo fare un viaggio nel mondo dell’estremamente piccolo, che ci farà capire come si comportano, in generale, gli atomi.

Partiamo da una cosa che sappiamo essere inodore: l’acqua. Prendiamo un bicchiere d’acqua e osserviamone la superficie al microscopio.

In “Trasformazioni termodinamiche” ho già spiegato come le molecole superficiali evaporino, ma visto che sto affrontando il problema da un altro punto di vista, ripeto la dimostrazione, sintetizzando.

Prendete un bicchiere d’acqua e ingrandite la superficie un miliardo di volte. Quello che vedrete sarà grossomodo questo:

acquaOvviamente le particelle non sono così nette, bidimensionali, e, soprattutto, non stanno ferme. Ma grossomodo, la molecola di acqua, con gli atomi di ossigeno (pallina arancione) e quelli di idrogeno (pallina azzurra), in un bicchiere d’acqua sono messi così.

Ricordiamo poi che gli atomi hanno un raggio talmente piccolo che se una mela viene ingrandita fino alle dimensioni della Terra, i suoi atomi avranno all’incirca le dimensioni iniziali della mela.

Come dicevo, oltre a non essere bidimensionali (ma il limite di quando si rappresenta in due dimensioni un oggetto tridimensionale è questo) le molecole non stanno mai ferme. Alt. Non stanno mai ferme a temperatura ambiente. Noi conosciamo una temperatura alla quale le molecole sono praticamente ferme (non è così, ma non mi interessa in questa trattazione, quindi non ne accennerò)! Si chiama ghiaccio!

Il ghiaccio si può disegnare in questo modo:

acqua ghiacciata

Come si può notare, gli atomi si sono disposti in una struttura ordinata. Si chiama “reticolo cristallino”. La rappresentazione, pur con tutti i suoi limiti, fa anche capire perché se mettete una bottiglia di vetro con dell’acqua in freezer, dopo un po’ la bottiglia si spacca: per disporsi in maniera ordinata, gli atomi si allargano e il ghiaccio occupa più spazio dell’acqua.

Se raffreddando l’acqua, otteniamo il ghiaccio, cosa otteniamo riscaldandola? Le molecole si muoveranno sempre di più, sempre di più, fino ad allontanarsi l’una dalle altre finché a un certo punto la forza di attrazione fra le molecole non è più sufficiente a tenerle insieme, ed esse si disperdono separandosi.

Questo “stato” si chiama vapore (nel caso dell’acqua, gas negli altri casi) e assomiglia più o meno a questo disegno:

acqua calda

Ovviamente anche questa immagine è imprecisa: a pressione atmosferica normale, in un’intera stanza ci sono magari solo poche molecole, e certamente non ne troveremmo così tante in uno spazio così piccolo.

Su queste variazione di “stato” noi poveri studenti di chimica e fisica ci abbiamo passato intere notti, ipotizzando variazioni di pressione, volume e temperatura di tutte le molecole conosciute.

Comunque, fondamentalmente, il concetto di base è quello che ho descritto io. E che c’entra con gli odori e con l’olfatto? Ci arriviamo presto.

Come dicevo all’inizio, osservando la superficie dell’acqua dall’alto, quello rappresentato nelle figure è ciò che potremmo vedere.

Ma se lo vedessimo di lato? Si vedrebbe il confine tra l’acqua e l’aria? E come sarebbe questo confine? (Quante domande!)

aria acqua

Sopra la superficie dell’acqua c’è l’aria, che è composta da varie molecole, tra le quali le più importanti (per noi) sono ossigeno, azoto e vapore acqueo più altre cose che in questo momento non importano.

Le molecole nell’acqua si muovono in continuazione; ogni tanto una che si trova in superficie viene colpita un po’ più forte del solito e viene spinta via.

Quindi, una molecola dopo l’altra, l’acqua scompare: evapora. Ma se chiudiamo il contenitore con un coperchio, dopo un po’ troveremo un gran numero di molecole d’acqua tra quelle dell’aria (e viceversa). Ogni tanto, una di queste molecole di vapore plana sull’acqua e rimane di nuovo attaccata.

Ai nostri occhi, così limitati, sembra che niente cambi, ma se potessimo vedere le cose ingrandite un miliardo di volte ci renderemmo conto che dal punto di vista dell’acqua le cose sono in continuo cambiamento: delle molecole lasciano la superficie, altre vi fanno ritorno.

Lo scambio è continuo e a meno di interventi esterni (vento, per esempio) si raggiunge un equilibrio.

Ora, se passeggiamo in un prato, sappiamo benissimo cosa sia “quel profumo”. È un certo tipo di molecola, o configurazione di atomi, che si è fatta strada nel nostro naso. Prima di tutto, come ci è entrata? È piuttosto semplice: se il profumo è un certo tipo di molecola che sta nell’aria, agitandosi e facendosi sbattere di qua e di là, può esserci entrata nel naso per caso.

Certamente non aveva nessuna voglia di farlo, si tratta semplicemente di una povera componente indifesa di una folla di molecole in tumulto, e nei suoi vagabondaggi senza meta questo particolare pezzetto di materia finisce per trovarsi nel nostro naso.

Anche l’erba, quando viene “toccata” dall’aria, scambia qualche molecola superficiale con l’aria stessa: ecco, quella è la sostanza odorante specifica dell’erba. La chimica è in grado di individuare le molecole “odoranti”, tant’è vero che l’industria dei profumi ha al suo servizio fior di chimici.

I chimici sono quei signori col camice bianco che mescolano bottiglie piene di roba, e se viene un certo colore vuol dire che c’è un atomo di una certa sostanza e se viene un altro colore vuol dire che c’è dell’altro.

Questo è uno dei campi di indagine più fantastici che siano mai stati esplorati: la chimica organica. Ma questa, è un’altra storia.

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