ХИМИЯ самых приятных и самых отвратительных запахов
С точки зрения химиков, и те и другие – просто пахучие вещества, и большой разницы нет. Как провести градацию «это аромат, а это – вонючка», если одно и то же вещество в разных концентрациях воспринимается нашей обонятельной системой прямо противоположно? Например, индол в малой концентрации мы ощущаем как аромат сирени, а в большой — извините, как запах фекалий. Мускус – резкий физиологический запах выделений кабарги и ондатры для метки своей территории, в малых дозах – традиционный аромат, основа парфюмерии!
Наука пытается выявить закономерности восприятия запахов, и одним из важных факторов в этом вопросе является геометрия молекул. Поэтому классификация приятных нам ароматов довольно часто связана со строением молекул и природой функциональных групп. Так, многие из приятных нам веществ, нередко содержат одну из так называемых функциональных групп: карбинольную —С—ОН, карбонильную > С=О, сложноэфирную и некоторые другие.
Конечно, самая обширная группа запахов, широко используемых в пищевой и парфюмерной промышленности, сложные эфиры. Они имеют фруктовый и фруктово-цветочный запах.
Также хорошо пахнут альдегиды, кетоны, спирты и некоторые другие группы органических соединений.
Фруктовые эссенции ароматизируют эфирами низших жирных кислот и насыщенных жирных спиртов.
Цветочные ароматы источают эфиры алифатических кислот и терпеновых или ароматических спиртов (например, бензилацетат, терпинилацетат).
Сладкий бальзамический запах имеют эфиры бензойной, салициловой и других ароматических кислот.
Из насыщенных алифатических альдегидов среди прпиятных для нашего обоняния можно назвать, деканаль, метилнонилацетальдегид; из терпеновых — цитраль, гидроксицитронеллаль; из ароматических — ванилин, гелиотропин; из жирно-ароматических — фенилацетальдегид, коричный альдегид.
Из кетонов наибольшее распространение и значение имеют алициклические, содержащие кетогруппу в цикле (ветион, жасмон) или в боковой цепи (иононы), и жирно-ароматические (n-метоксиацетофенон); из спиртов – одноатомные терпеновые (ераниол, линалоол и др.) и ароматические (бензиловый спирт).
Экспериментально замечено, что для некоторых органических веществ – например, спиртов – накопление у одной молекулы нескольких одинаковых функциональных групп приводит к ослаблению и даже исчезновению запаха. А у альдегидов изостроения запах обычно сильней и приятней, чем у нормального строения. Иногда на запах влияет число атомов углерода в цикле. Например, макроциклические кетоны С5-6 имеют запах горького миндаля или ментола, С6-9 — дают переходный запах, С9-12 — запах камфары или мяты, С13 — запах смолы или кедра,
С14-16 — запах мускуса или персика, С17-18 — запах лука, а соединения с С18 и более либо не пахнут вообще, либо пахнут очень слабо:
С другой стороны, вещества, различающиеся по химическому строению, могут иметь сходные запахи. Например, розоподобный запах характерен для розацетата 3-метил-1-фенил-3-пентанола, гераниола и его цис-изомера — нерола, розеноксида.
А теперь о самом неприятном запахе. Конечно, тут дело вкуса и практики, но сами химики почти единодушно самым отвратительным считают запах тиолов и меркаптанов R-SH. В природе меркаптан встречается в секрете скунса, это 3-метилбутантиол (изоамилмеркаптан) (CH3)2CH-CH2-CH2-SH, транс-2-бутен-1-тиол (кротилмеркаптан) CH3-CH=CH-CH2-SH и транс-2-бутенилметилдисульфид CH3-CH=CH-CH2-S-S-CH3.
Кстати, совсем чуть-чуть изоамилмеркаптана (CH3)2CH-CH2-CH2-SH добавляют в бытовой газ для «обоняния» утечек, ведь человек улавливает присутствие этого вещества в количестве двух триллионных долей грамма!
Но в книге рекордов Гиннеса в качестве самого ужасного числится запах этилмеркаптан С2Н9SН и бутилселеномеркаптан С4Н9SеН. Их запах – о, ужас! – напоминает зловонный «букет» из ароматов гниющей капусты, чеснока, лука и нечистот одновременно!
Но если с уровня «высокой химии» спуститься на наш, бытовой, то самыми неприятными запахами славятся сернистые соединения, в составе которых имеется группа –SH, в частности, H2S или H-SH — сероводород, квинтэссенция которого – всем известный запах тухлого яйца.
Да, в некоторых случаях «запаховый дальтонизм» или аносмия могут показаться благом…
Источник
Нелетальное оружие: зловонная и скользкая химия
Строгая наука гласит, что зловонные составы в малых концентрациях воздействует на обонятельную систему, оказывая психологическое воздействие и вызывая изменение поведенческих реакций. То есть заставляют человека морщиться и в ужасе покидать боевые позиции в поисках глотка свежего воздуха. Гораздо серьезнее «вонючие» композиции действуют в средних и больших концентрациях: снижают объем и частоту дыхания, повышают кожно-электрические реакции, а также вызывают тахигастрию (сложные нарушения работы желудка, часто с рвотой).
История такого необычного оружия нелетального действия началась еще в 1940-х годах, когда под кураторством американского Национального исследовательского комитета обороны (US National Defence Research Committee, NDRC) разработали зловонный состав с устойчивым запахом фекалий. Параллельно с ними в Управлении стратегических служб США, ставшим позднее ЦРУ, работали над диверсионными гранатами, снаряженными составами, обладающими запахом гниения. Долгое время работы по таким направлениям были засекречены, а в 1997 году NDRC выпустило целый атлас зловонных веществ. Оказалось, что в США всё это время вели кропотливую работу по данном «зловонному» направлению.
Главным бонусом таких деликатных газов была их защита от международных конвенций, запрещающих применение химического оружия. В США даже выработали требования к зловонным составам:
— запах должен быть очень неприятен биообъектам;
— запах обязан быстро воздействовать на биообъект и быстро распространяться;
— токсичность состава в рабочих концентрациях не должна превышать безопасных для здоровья уровней.
Самые большие сложности у авторов такого дурно пахнущего оружия были с объективностью оценки восприятия запаха, так как на это влияет сумма факторов: пол, возраст, особенности нервной системы и гормонального фона человека. Кроме того, ответные реакции оказались весьма широки: от небольшого дискомфорта до мгновенной тошноты и рвоты. Со временем химики пришли к универсальной структуре зловонной композиции, которая включает: растворитель (вода или масло), действующий компонент (один или несколько одорантов), фиксатор и усилитель запахов (к примеру, скатол). Безусловно, главным действующим веществом, отвечающим за «аромат», является одорант (от лат. odor – запах), который добавляют в газ или воздух. Обычно это некие серосодержащие органические соединения, обладающие резким отвратительным запахом. К примеру, к таким можно отнести меркаптаны, знакомые каждому по характерному запаху из бытовой газовой трубы. Эти соединения (алифатические тиолы) специально добавляют к природному газу, чтобы в самых минимальных концентрациях человеческий нос смог безошибочно определить утечку. А что будет, если такие тиолы применять в концентрированном виде? Токсичность у них несущественная, а вот порог восприятия обонятельной системой очень низок, и этим пользуются скунсы, вырабатывая сложную смесь тиолов в своём зловонном секрете. Для фиксации (стабилизации) запаха в нелетальном зловонном оружии используются уже наработки парфюмеров. Скатол или 3–метилиндол, вырабатываемый в кишечнике человека и многих животных, отлично подходит на роль фиксатора запаха. В малых концентрациях скатол обладает сливочно-молочным запахом, а при дальнейшем разбавлении аромат переходит в цветочный. В концентрированном состоянии запах его ничем не отличается от фекального.
Скунс один их первых придумал использовать меркаптаны в качестве нелетального оружия.
Используются зловонные составы как в виде аэрозолей, но более эффективным является разведение водой и последующее распыление на недовольных граждан водометом. А если еще соответствующим образом окрасить жидкую композицию… Также существуют реальные образцы ручных гранат и гранат к подствольным гранатометам, снаряженных зловонным составами на основе концентрированного скатола и меркаптана. Метательное вещество увеличивает площадь действия боеприпаса, разбрасывая вонючее вещество в осевом или радиальном направлениях.
Зловонные составы могут стать отличной добавкой в баки водометов.
Вторым достаточно редким товаром на рынке нелетальной химии стали суперскользкие вещества, отвечающие за выведение из строя транспортных средств и биообъектов путем лишения их возможности нормально перемещаться. И снова одними из первых были американцы: в Национальном бюро стандартов США (National Bureau of Standards, NBS) и Американском обществе по испытанию материалов (Southwest Research Institute) провели большую работу и в итоге создали суперскользкий состав. В его составе полимер акриламид с дисперсным полиакриламидом, углеводород и вода. Вся эта «сколькая тема» может быть разведена в масляном лубрикаторе, который используется, к примеру, для смазки буров для скважин. В длинном списке веществ, пригодных для создания суперскользких соединений, фигурируют различные жиры, масла, полисиликоны (DC 2000), полигликоли (Carbowax 2000), а также олеат натрия, глицерин и еще масса сложных органических веществ. Требования к таким нелетальным образцам оружия следующие: экологичность, широкий температурный диапазон использования, низкая токсичность состава и достаточно высокая вязкость, пригодная для нанесения на наклонные поверхности. Американские химики планируют использовать подобные составы даже против гусеничной техники, правда, при нанесении на твердые бетонные и асфальтовые поверхности. Песок с рыхлой землей адсорбирует такое жидкое ноу-хау, и поскользнуться на нем сможет разве что человек. Наиболее перспективным вещество для создания свехскользких веществ, удовлетворяющим всем требованиям военных, становятся псевдопластики, состоящие из двух компонентов: вязкой жидкости анионного полиакриламида и твердых частиц этой же химической природы. Для приведения состава в боевое состояние его предварительно смешивают. В итоге получается однородный вязкоэластичный гель, выдерживающий вертикальные нагрузки и не стекающий под действием подошвы человека или автомобильного протектора. Свойства свои он приобретает после 40-60 секунд с момента нанесения на поверхность. Обычно мы сталкиваемся в природе с мокрым льдом, считающимся одним из самых скольких натуральных поверхностей. Однако американский гель гораздо коварнее – человек с большими сложностями может подобрать шаг для движения по нему, а автомобиль вообще останется шлифовать поверхность шинами на месте.
Система запрета мобильности в действии — лишение автомобиля возможности передвигаться.
Возимый диспенсер для рабочего состава Mobility Denial System.
На основе такой разработки корпус морской пехоты США заказал разработку боевой системы ограничения подвижности (Mobility Denial System (MDS), делающей невозможным передвижение человека и транспорта на твердой поверхности сразу на 6-12 часов. Распыляется такой гель с носимого устройства или специальных военных транспортеров. Носимого 23-литрового бака хватает на обработку 183 м 2 площади с дальность эффективного распыления до 6 метров. Возимый на «Хаммере» бак гораздо объемнее – его 1136-литрового запаса воды и 113,5 килограмма геля должно хватить сразу на 11150 м 2 с дальностью распыления в 30 м. Минусом является необходимость разведения концентрата водой, которая может быть взята из ближайшей лужи или другого природного водоема, а это уже может резко снизить итоговую эффективность по причине вредных примесей в жидкости.
Принцип обратимого действия скользких составов на основе полиэлектролитов: а — взаимодействие необработанной подошвы со скользкой поверхностью; б — взаимодействие подошвы с нанесенным на нее полиэлектролитом противоположного заряда со скользкой поверхностью. На основе материала «Оружие нелетального действия» под редакцией В. В. Селиванова, 2017.
Ценность несут и разработки, имеющие обратный эффект: разлагающие суперскользкое вещество, что позволяет солдатам свободно перемещаться по территории, обработанной «химией» типа Mobility Denial System. Составы, разлагающие скользкие гели за несколько миллисекунд, наносятся на подошвы ботинок либо на колеса техники. И боец, словно примагниченный, идет по суперскользкому гелю.
Источник
Какое вещество самое вонючее на планете?
Человеку свойственно ассоциировать сильную вонь и вредность . Так, вонючий сероводород кажется нам очень опасным. Но при этом есть газы без цвета и без запаха, но при этом смертельно ядовитые. Да зачем тут далеко ходить. Возьмем даже газ на кухне. Пропан ядовитый, а без добавления этилмеркаптана не имеет запаха.
Этилмеркаптан — это вонючее вещество, которое не вредно для человека, но при этом обладает отвратительным запахом. Но не оно самое вонючее в мире! Звание самого вонючего вещества на планете принадлежит тиоацетону .
Это вещество не токсично , но в это очень сложно поверить. Ведь запах от него настолько сказочный, что людей буквально выворачивает наизнанку даже от капли этого вещества в радиусе километра.
Тиоацетон представляет собой летучую жидкость оранжево-красного цвета. Нерастворим в воде, но хорошо растворим в этаноле, бензоле, диэтиловом эфире. Как и многие низкомолекулярные сераорганические соединения (тиолы, сульфиды), тиоацетон даже в очень низких концентрациях имеет крайне неприятный запах.
Запах этого вещества описать очень сложно. Запахи вообще описывать сложно. Что-то среднее между протухшей рыбой, коровьего навоза и старого туалета, но в концентрации ядерного взрыва. Химики часто сравнивают его с запахом труповозки. Забавно ещё и то, что вещество оставляет чертовски стойки след. Одна капля, которую даже удалось смыть, будет вонять потом недели две. При этом, тиоацетон сразу же после получения самопроизвольно полимеризуется в тритиоацетон и уже не имеет запаха.
Химическая формула тиоацетона весьма простая CH3-CS-CH3. Это нехитрая формула принадлежит бесцветной жидкости. Часто используют формулировку без цвета и без запаха, но это точно не про данный случай!
С исследованием этого великолепного вещества связано множество комичных случаев, которые эквивалентны по уровню смеха Гриффинам или Том и Джерри.
Так, в 1889 году во Фрайбурге химики синтезировали тиоацетон и всё кончилось целой эвакуацией!
По городу распространился настолько отвратительный запах, что у жителей возникала непроизвольная рвота, некоторые падали в обморок, а остальные в неконтролируемой панике пытались убежать хоть куда-то. Город пришлось срочно эвакуировать.
Были и другие случаи. В 1900-х годах два химика работал ив лаборатории по синтезированию этого великолепного вещества. Но потом решили отправиться в ближайший ресторан перекусить. После их появления в зале, все присутствующие начали спешно покидать пространство ресторана, а самих ученых с ног до головы облили дезодорантом и чуть не выгнали.
На этом радости не кончились. В 1967 году в химической лаборатории Оксфорда проводился эксперимент по получению тиоацетона. Случайно из колбы с тиоацетоном выскочила пробка. Пробку спешно вернули на место, но у всех, кто находился в радиусе 200 м от лаборатории, началась рвота.
Остается самый главный вопрос. С какой целью нужно синтезировать эту радость и как её вообще можно использовать ?
Из всего сказанного выше следует, что только с целью научного исследования этого вопроса. Тиоацетон относится к тиосединениям . Эти соединения имеют самые разные применения. Например, тот же тиосульфат натрия используется и в медицине, и в фотографии, и в других сферах.
Но запах тиоацетона настолько отвратителен, что у этого вещества нет технических применений. Все возможные варианты использования перечеркнуты ароматом. Впервые тиоацетон был синтезирован немецкими химиками Бауманом и Фромом в 1889 году, но с тех пор так и не придумали, как эту дрянь можно применить во благо. Сложность ещё и в том, что во вред его применить тоже сложно 🙂 Ведь рассеивается в воздухе оно довольно быстро, а превращается всё это в другое не вонючее соединение.
Полезная книга от меня по основам физики (механики)
Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы Дзена!
Источник