Ανθρακας: η ζωή μου όλη

Οι λέξεις «οργανική» και «φουτμπόλ» έχουν κάτι κοινό. Μπορεί να σημαίνουν δύο εντελώς διαφορετικά πράγματα. Και με το φουτμπόλ τα πράματα δεν είναι τόσο επικίνδυνα. Αλλοι καταλαβαίνουν αυτό που παίζεται με μια στρογγυλή μπάλα στην Ευρώπη και άλλοι αυτό που παίζεται στην Αμερική με μια μπάλα σαν πεπόνι. Με τη λέξη οργανική το θέμα είναι πιο σοβαρό. Αλλων ο νους πηγαίνει σε κάτι που έχει σχέση με την παραγωγή καρπών χωρίς δηλητηριώδη φυτοφάρμακα (οργανική γεωργία), ενώ για άλλους είναι εκείνος ο κλάδος της Χημείας που ασχολείται με τις ενώσεις του άνθρακα. «Οργανική Χημεία είναι η επιστήμη γύρω από τη δομή, τις ιδιότητες, τη σύνθεση, τις αντιδράσεις και τις παρασκευές χημικών ενώσεων που περιέχουν άνθρακα και δεν περιλαμβάνει μόνο υδρογονάνθρακες, δηλαδή ενώσεις όπου ο άνθρακας έχει ενωθεί με το υδρογόνο σε διάφορους συνδυασμούς και δεσμούς, αλλά και ενώσεις με άζωτο, οξυγόνο, αλογόνα, φώσφορο, πυρίτιο ή θείο». Ως τις αρχές του 19ου αιώνα περίπου, Οργανική Χημεία ήταν μόνο ένας κλάδος της Χημείας που είχε να κάνει με ενώσεις παραγόμενες από ζωντανούς οργανισμούς. Το 1827 ένας γερμανός χημικός, ο Φρίντριχ Βέλερ, κάνοντας διάφορους συνδυασμούς στο εργαστήριο, χωρίς να έχει στόχο να επιτύχει ακριβώς αυτό, παρασκεύασε ουρία, μια ένωση του άνθρακα με το άζωτο που υπάρχει στα ούρα. Εγραψε μάλιστα σε φίλο του, επηρεασμένος από την έξαψη εκείνης της στιγμής: «…Πρέπει να σου πω ότι μπορώ να κάνω ουρία χωρίς να χρειάζομαι νεφρό, είτε από άνθρωπο είτε από σκύλο». Ετσι έχουμε φθάσει σήμερα η Οργανική Χημεία να συνεχίζει να είναι η Χημεία των ενώσεων που συναντούμε στους ζωντανούς οργανισμούς και περιέχουν άνθρακα, αλλά περιλαμβάνει επιπλέον και ενώσεις που δημιουργεί ο άνθρωπος στο εργαστήριο και στη βιομηχανία, όπως πλαστικά, φαρμακευτικές ουσίες, χρώματα, εκρηκτικά, λιπάσματα και καλλυντικά.

Ενας χημικός βλέποντας τη λέξη «οργανικό» κολλημένη δίπλα στο όνομα διαφόρων τροφών μπορεί μέσα του ακόμη και να γελάσει διότι αυτός ο χαρακτηρισμός άρχισε να χρησιμοποιείται από κάποια στιγμή και μετά χωρίς σοβαρή αιτιολογία, ενώ η αλήθεια είναι ότι χαρακτηρίζει έναν πολύ σοβαρό σε κάποιες περιπτώσεις, πιο επίπονο και μερικές φορές πιο υγιεινό για τον καταναλωτή τρόπο παραγωγής. Οποια ουσία μπορεί να εξαχθεί από έναν φυτικό οργανισμό ή ένα ζώο, εκτός από το νερό βέβαια, περιέχει άνθρακα. Αλλά υπάρχουν και ουσίες που φτιάχνονται στο εργαστήριο και περιέχουν και αυτές άνθρακα. Ετσι λοιπόν οι οργανικές ενώσεις μπορεί να έχουν φυσική προέλευση ή να βγαίνουν απευθείας από το εργαστήριο, μπορεί να έχουν φυσική προέλευση και να σε δηλητηριάζουν ή να έχουν κατασκευαστεί τεχνητά και να είναι ωφέλιμες για τον οργανισμό. Προφανώς αυτό που ήθελαν να δηλώσουν όσοι άρχισαν να χρησιμοποιούν τον όρο «οργανικός», που όμως ήταν ήδη σε χρήση, αποδίδεται καλύτερα από τον όρο «μη τοξικός».

Δεν θέλει αλλά είναι μέρος της ζωής μας, όπως αναφέρθηκε πριν. Πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, DNA, όλα έχουν ως βάση τον άνθρακα. Αυτό το καταλαβαίνουμε πιο καλά παρακολουθώντας τον λεγόμενο κύκλο του άνθρακα. Δηλαδή τη διαδικασία όπου άτομα άνθρακα ανακυκλώνονται αδιάκοπα και ανταλλάσσονται μεταξύ ζώντων οργανισμών και άψυχων συστατικών του περιβάλλοντος. Είναι ένας μηχανισμός (τον αποκαλούν συνοπτικά και Φύση) για την επαναχρησιμοποίηση του άνθρακα, αφού από την ατμόσφαιρα όπου βρίσκεται με τη μορφή του διοξειδίου του άνθρακα φθάνει στη Γη, προσλαμβάνεται (προσωρινά) από τους οργανισμούς και στη συνέχεια είτε πολύ γρήγορα είτε μετά θάνατον επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. Υπάρχουν οι λεγόμενες «πηγές» που εισάγουν άνθρακα στον κύκλο και οι καταβόθρες που αφαιρούν άνθρακα. Η λεγόμενη βιόσφαιρα της Γης, δηλαδή ό,τι ζει επάνω στον πλανήτη μαζί και με τον αέρα που τον περιβάλλει, αποτελεί ένα κλειστό σύστημα, κάτι σαν ένα ερμητικά σφραγισμένο δοχείο όπου μόνο το ηλιακό φως εισχωρεί. Γι’ αυτό έχει γραφτεί χαρακτηριστικά ότι ένα άτομο άνθρακα που βρίσκεται σήμερα σε ένα ανθρώπινο βλέφαρο μπορεί κάποτε να βρισκόταν στο σώμα ενός δεινοσαύρου. Σε γενικές γραμμές ένα μέρος από το διοξείδιο του άνθρακα που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα δεσμεύεται από τα φυτά αλλά και από τους αναρίθμητους φυτικούς μικροοργανισμούς του νερού (από αυτούς προέρχεται το οξυγόνο σε μεγάλο ποσοστό και όχι από τα επίγεια φυτά), με τα «στόματα» στα φύλλα τους. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια του νερού και της ενέργειας από το ηλιακό φως, γίνεται μια εξαιρετικά πολύπλοκη αντίδραση πολύ χαμηλής ενέργειας που δίνει στο φυτό γλυκόζη, πάλι μια ένωση με βάση τον άνθρακα, ενώ στην ατμόσφαιρα διοχετεύεται ως περισσευούμενο ένα ποσόν οξυγόνου. Από τη γλυκόζη κατασκευάζονται οι διάφορες απαραίτητες ενώσεις για τη ζωή ενώ αποδίδεται πίσω το διοξείδιο του άνθρακα.

Το μπαρούτι ήταν για αιώνες το βασικό πυρομαχικό για τα όπλα του χεριού και τα κανόνια. Εκτός από το νιτρικό κάλιο και το θείο, βασικό συστατικό του ήταν και η σκόνη άνθρακα. Σήμερα έχει περάσει πια η εποχή του για αυτή τη χρήση, «συνταξιοδοτήθηκε» ως προς τον πόλεμο και κάπως συμβολικά χρησιμοποιείται πλέον στα πυροτεχνήματα, για να δίνει λίγη χαρά.

Εκτός από καύσιμη ύλη ο άνθρακας μας δίνει και τα ανθρακονήματα. Πρόκειται για υλικό που έχει τη σύσταση του γραφίτη αλλά, σε επίπεδο ατόμων, αντί να το έχουμε τοποθετημένο σε επίπεδα που συγκρατούνται χαλαρά μεταξύ τους με δυνάμεις Van der Waals, στα ανθρακονήματα έχουν ανακατευθεί έτσι ώστε να δίνουν ένα πολύ ανθεκτικό υλικό με τη μορφή νημάτων που πλέκονται στη συνέχεια ανάλογα με την εφαρμογή. Χαρακτηριστικό της αντοχής τους είναι πως χρησιμοποιούνται στην αεροναυπηγική και για το 2015 υπολογίζεται ότι θα καταναλωθεί υλικό αξίας 17 δισ. ευρώ περίπου.

Ενώσεις του άνθρακα με σίδηρο ή βολφράμιο δίνουν ένα τόσο σκληρό υλικό που χρησιμοποιείται για τη λείανση σκληρών επιφανειών.

Γιατί φαίνεται πως δεν είμαστε αρκετά προνοητικοί όπως για παράδειγμα οι Αγγλοι που χρησιμοποιούν δύο αρκετά διαφορετικές ηχητικά λέξεις: carbohydrates και hydrocarbons. Ενώ στα ελληνικά έχουμε δύο ηχητικά γειτονικές λέξεις που η μία δηλώνει ενώσεις πιο πολύ σχετικές με πετρέλαια και δεσμούς του άνθρακα με τα υδρογόνα (υδρογονάνθρακες) ενώ η άλλη περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με τα δύο τελευταία σε αναλογία 2 προς 1, θυμίζοντας τη σύνθεση του νερού. Εξ ου και το όνομα υδατάνθρακες [C_X(H₂ O)_ψ] ενώ στην ουσία πρόκειται για σάκχαρα, άρα πολύ μακριά από το πετρέλαιο. Ετσι κάποιοι, κυρίως μερικοί πολιτικοί σε Ελλάδα και Κύπρο, συνεχίζουν να μπερδεύονται.

Οχι, πέρα από το ότι πρόκειται για ζωντανούς οργανισμούς και επομένως στη σύστασή τους περιέχονται και άτομα άνθρακα κατ’ ανάγκη. Ωστόσο αυτά τα σπόρια, όπως λέγονται, είναι βάκιλοι, με το όνομα Bacillus anthracis, ζουν στο έδαφος και από εκεί μπορούν να μολύνουν ζώα που βόσκουν έξω και ανθρώπους που έρχονται σε επαφή με τα ζώα. Οταν βρεθούν στο εσωτερικό του σώματος, ακόμη και με την εισπνοή, παράγουν εξαιρετικά τοξικές ουσίες που είτε προκαλούν οιδήματα με μαύρα στίγματα, και σε αυτό οφείλουν το όνομά τους, είτε και τον θάνατο.

Μια τέτοια υπόθεση συγκλόνισε το 2001 τις Ηνωμένες Πολιτείες, όταν ταχυδρομικές επιστολές μολυσμένες με άνθρακα προκάλεσαν τον θάνατο πέντε ατόμων.

Τι μπορείς να κάνεις με ένα διαμάντι στο στόμα; Να το καταπιείς δεν θα ήταν και τόσο έξυπνο, ούτε και να του τραβήξεις μια γερή δαγκωνιά. Αν όμως το τοποθετήσεις ανάμεσα στα χείλη προσεκτικά, επειδή έχει μεγάλη θερμική αγωγιμότητα, παίρνει πολύ γρήγορα τη θερμότητα των χειλιών και νιώθεις σαν να έχεις βάλει εκεί ένα παγάκι!