ГДЗ по химии, 11 класс, Еремин, номер 23.6: Бытовая химия

Запах возникает, когда летучая молекула вещества попадает на обонятельные рецепторы в носу. Согласно стереохимической теории, рецептор имеет определённую форму полости. Чтобы вещество вызвало ощущение запаха, его молекула должна физически «подойти» к этому рецептору, как ключ подходит к замку.

Ключевым фактором здесь является не только химический состав (какие атомы входят в молекулу), но и пространственная конфигурация молекулы, её размер и форма. Именно эти параметры определяют, какой сигнал передастся в мозг.

Вещества разной химической природы могут иметь сходный запах, если их молекулы обладают аналогичной геометрической формой и размером , несмотря на различия в функциональных группах или типе связей.

Например, некоторые сложные эфиры и альдегиды могут иметь похожие запахи, потому что их углеродные скелеты занимают примерно тот же объём и имеют схожую конформацию в пространстве. Рецептор «видит» общую форму молекулы, а не то, какие именно атомы образуют эту форму. Если две разные молекулы подходят к одному и тому же типу рецепторов, мозг интерпретирует это как одинаковый запах.

Гомологи отличаются друг от друга на одну группу CH₂. Казалось бы, изменение минимально, но для обонятельных рецепторов это критично.

• Изменение размера и длины цепи: С увеличением числа атомов углерода длина и объём молекулы меняются. Молекула может перестать подходить к «замку» конкретного рецептора или начать взаимодействовать с другими рецепторами.
• Летучесть: Низшие гомологи (например, метанол, этанол) очень летучи и имеют резкий запах. Высшие гомологи менее летучи, и их запах становится более слабым или даже исчезает, так как молекулам не хватает энергии испариться и достичь рецепторов в нужной концентрации.
• Смена типа рецепторов: У низших карбоновых кислот (муравьиная, уксусная) запах резкий и кислый. У средних (масляная, валериановая) он становится прогорклым или неприятным. У высших жирных кислот запах практически отсутствует. Это происходит потому, что каждая новая группа CH₂ смещает баланс сил Ван-дер-Ваальса и водородных связей, заставляя молекулу связываться с другим набором белков-рецепторов.

Таким образом, запах определяется не столько химической формулой, сколько физико-химическими свойствами поверхности молекулы : её формой, размером, распределением электронной плотности и способностью к межмолекулярному взаимодействию с рецепторами.

Разные вещества пахнут одинаково, если они структурно изомерны или геометрически подобны для рецептора. Гомологи пахнут по-разному, потому что добавление каждого следующего звена цепи существенно меняет геометрию и энергетические характеристики молекулы, делая её «неподходящей» для прежних рецепторов и «подходящей» для новых.