Nedavno mi je znanac donio čitavu hrpu starih kemijskih knjiga – fakultetskih udžbenika iz kojih je učila njegova pokojna majka. A među tim udžbenicima jedan, zlata vrijedan. Riječ je o knjizi Advanced Inorganic Chemistry što su je još 1966. godine napisala dvojica Engleza, Cotton i Wilkinson, i koja me je onda (dok sam iz nje učio) fascinirala kao što me fascinira i danas. Čudno malo, jer što može biti fascinantno u udžbeniku kemije, pa ipak, našao sam u njemu nešto profinjeno, nešto plemenito, upravo aristokratsko. Ne samo zbog načina prikaza gradiva i grafičkog izgleda, koji odišu finoćom primjerenom gentlemanu, nego ponajviše – razumije se – zbog sadržaja.

Iz te se knjige, iz svih silnih kemijskih formula i jednadžbi reakcija, može vidjeti kako svaki kemijski element ima dušu, karakter, svoju osobnost – baš kao što je ima sortno vino ili konj plemenite pasmine. Jer svaki se element spaja na svoj način, uvijek nas iznenađujući nekom neočekivanom vezom, koordinacijom, strukturom. Originalan je, svoj, pravo rečeno ekscentričan.

Na takvu sam neobičnu („ekscentričnu“) strukturu naletio kada sam stao čitati znanstveni  članak trojice kineskih kemičara „Locking volatile organic molecules by subnanometer inorganic nanowire-based organogels“, što je objavljen ovog mjeseca u časopisu Science. O čemu se tu radi?

Radi se, najjednostavnije rečeno, o hrpi kalcijevih, kisikovih, fosforovih i volframovih atoma udruženih u nanometar debelu žicu. Ili, da budem precizniji, riječ je o nanoklasterima polioksometalata povezanih ionima zemnoalkalijskih metala (alkaline earth metal cations-bridged polyoxometalate, AE-POM), konkretno Ca-POM i Sr-POM. No što je POM? To je kratica za ion PW₁₂O₄₀^3-, koji je „polioksometalat“ zato što uz mnogo kisikovih atoma („poliokso“) sadrži i atome metala, konkretno volframa.

No njegovo visočanstvo volfram (W), metal s najvišim talištem (3410 ^oC), u ovom ionu zaboravlja svoju metalnu narav i postaje kovalentni vezatelj kisika, poput dušika, fosfora ili sumpora. I tako nastaje anion grozomorne formule, PW₁₂O₄₀^3-, i još grozomornije strukture (vidi sliku!), tako velik (53 atoma!) da se po veličini može smatrati klasterom, nanočesticom. Onda se ti ioni, zahvaljujući pozitivno nabijenim kalcijevim ionima (Ca²⁺) udružuju u duge niti. No tu priča ne staje, jer se otopini dodaje amin dugog alifatskog lanca, oleilamin (C₁₈H₃₅–NH₂), koji se veže za anorganske niti i čini ih lipofilnima. (Formula niti mogla bi se napisati kao (Ca²⁺ R–NH₃⁺ PW₁₂O₄₀^3-)_n.)

I tako nastaje čudesni gel, ali ne hidrogel (nitaste molekule u vodi, poput želatine), ni aerogel (suhe nitaste molekule), nego organogel, gel organskih tekućina. No za napraviti takav gel nije potrebno imati samo Ca-POM i oleilamin, nego i nešto organsko, neku organsku tekućinu. I tu dolazimo do prve sintagme iz naslova, „Vezivanje hlapljivih organskih molekula  (Locking volatile organic molecules)“....

Cijela je ova priča pokrenuta upravo zbog „hlapljivih organskih molekula“, jer je namjena molekulskih niti da s organskim tvarima naprave gel, kako bi se te tvari mogle ukloniti, posebice iz vode. Dakle, pospemo li niti kineskih kemičara po vodi na kojoj leži sloj ugljikovodika, nastat će prilično čvrst gel koji će – što je najvažnije – sadržavati samo 0,53 % dodanih niti. Ili, da kažem drugačije, kilogram Ca-POM s vezanim oleilaminom može za se vezati 200 kg nafte raspršene po vodi.

Gel je iskušan na ugljikovodicima (dekan, oktadekan, hekasan, ciklohekasan, toluen...), no i na drugim organskim tekućinama (eterima i tiolima) te je dao odlične rezultate. No najvažnije je da je nastao gel i s petrolejem, što otvara mogućnost upotrebe Ca-POM kao sredstva za pročišćavanje vode onečišćene naftnim derivatima.

Kada se stvori uglikovodični gel (organogel), ugljikovodici se iz njega mogu odvojiti destilacijom ili, još bolje, centrifugiranjem. Tako se ne samo recikliraju anorganske niti, nego se može iskoristiti i ono što se na njima nakupilo. Autori spomenutog rada ponovili su postupak deset puta s istim nitima, a da im se ništa nije dogodilo. No i kada se, tko zna nakon kolikih uzastopnih upotreba niti oštete, iz njih se može lako reciklirati najvažniji sastojak, a to je – zna se – volfram.  

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je doktor prirodnih znanosti iz područja kemije, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Do umirovljenja radio je u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI)  baveći se bioanorganskom i teorijskom (računalnom) kemijom. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti surađujući u mnogim časopisima i revijama (Priroda, ABC tehnike, Čovjek i svemir, Modra lasta, Smib, Fokus). Napisao je više od dvije tisuće znanstveno-popularnih članaka, 13 znanstveno-popularnih knjiga te u koautorstvu dva sveučilišna udžbenika iz područja dizajniranja lijekova. Sada piše za časopis Čovjek i svemir te, naravno, za BUG online. Godine 2003. dodijeljena mu je Državna godišnja nagrada za promidžbu i popularizaciju znanosti.