Látky v domácnosti

Chemie vždy byla, je a bude všudypřítomná v našem životě. Setkáváme se s jejími produkty i projevy dnes a denně, a to jak těmi přírodními, tak lidskými. Po celý svůj život jsme obklopeni předměty, oblečeni oděvy a využíváme nástroje, jež by bez práce chemiků neexistovaly. A přesto je dnes moderní používat slovo „chemie“ v negativním smyslu, bez jakýchkoliv znalostí o dané problematice. Právě proto je důležité, aby se moderní vzdělaný člověk uměl rozhlédnout kolem sebe a pochopit podstatu věcí tak, jak jsou, nikoliv tak, jak jsou mu podsouvány. Koukněme se tedy kolem sebe očima chemika...

1. Materiály

Začněme ranním budíčkem. Ložní prádlo, ve kterém spíte, je pravděpodobně bavlněné – tedy z čistě přírodního materiálu, polymerního cukru celulosy. Jeho barvu mu dalo zpracování a to i v případě, že je povlečení čistě bílé (surová bavlna má totiž barvu mírně nahnědlou). Stejně je to i s oblečením, jež si ráno vyberete – krom bavlny můžeme zmínit hedvábí (bílkovina bohatá na glycin), len (chemicky podobný bavlně), viskózu (xanthát celulosy) či polyester (viz polymerní látky) – všechny jistě barvené a povrchově upravené pro příjemnější nošení.

Ale v pokoji najdeme mnoho dalších materiálů, jež potřebovali zásah chemika: všechny „plasty“ včetně koberců či linolea, všechen textil a konec konců i všechno dřevo – masiv se neobejde bez ošetřujícího nátěru (nitrobenzenový roztok složité směsi látek) a dřevotříska nedrží pohromadě bez chemického lepidla.

2. Potraviny

Potravu člověku poskytuje matka Příroda, která má sofistikované chemické postupy, jak ji vyrobit. Rostlinny získávají energii z fotosyntézy a ukládají ji ve formě sacharidů, jež následně slouží jako potrava živočichům. Ti štěpením cukrů získávají energii na syntézu nejrůznějších bílkovin, např. aktinu a myosinu, zásadních bílkovin pro stavbu svalu. Chemie tedy stojí i za hovězím stejkem na hrášku. Kulinářství je pak přímo chemický ráj, domácí alchymistický kotlík, který však mnohem lépe voní a chutná. Počínaje nejjednuduššími ingrediencemi, jako je sůl (chlorid sodný), cukr (sacharosa, dimer glukosy a fruktosy), skořice (skořicový aldehyd, 3-fenylpropenal) nebo sójová omáčka (převážnou část tvoří glutamát sodný), přes složitější koření jako pepř, koriandr či bazalka (vonné silice zpravidla obsahují dvě a více těkavých látek, které pouze v určitém poměru dávají žádoucí vůni, velmi odlišný poměr může vést ke zcela odlišné vůni), až velmi složitým směsím jako je zeleninový vývar nebo hořčice. Samotný průběh vaření je pak plejádou postupů, které zná každý chemik – louhování (vývar), denaturace bílkovin při zvýšené teplotě (var), reakce za zvýšeného tlaku (Papinův hrnec), filtrace (cezení), homogenizace (mixování), pyrolýza (pečení), analýza v plameni (flambování), úprava pH (přikápnutí octa nebo přidání sody), ...

3. Drogistické zboží

Drogerie a prostředky pro hygienu jsou lidem známé od antiky. Mýdlo jako nejjednodušší z nich se připravovalo „zmýdelňováním“ tuků (hydrolýzou lipidů) pomocí pálených mořských řas, jejichž popel je bohatý na silné alkalie, především hydroxid sodný. I dnes je mýdlo vyráběno stejným způsobem, jen hydroxid sodný se připravuje elektrolyticky.

Zubní pasta má svůj původ také ve starověku, ač tu dnešní nepřipomíná ani v nejmenším. Její složky se také v průbehu staletí dost výrazně měnili, od soli, máty, pepře nebo drcené křídy a cihel, přes spálený chléb, peroxid vodíku či lidskou moč. Od roku 1914 se do zubních past přidává fluorid, jež zvyšuje tvrdost zubní skloviny (přeměňuje hydroxy apatit na floroapatit, který má vyšší tvrdost a nižší rozpustnost ve vodě). Hlavní složkou je ale voda a v ní dispergovaná abraziva, brusné látky, mezi kterými se nejčastejí používají málo rozpustné anorganické sole jako uhličitan vápenatý, fosforečnan vápenatý, hydratovaný oxid křemičitý. Jelikož takováto hmota nedrží příliš pohromadě a je odpudivá, upravuje se její chuť, barva (proužky) i konzistence nejrůznějšími přídavnými látkami.

Složení všech přípravků určených pro domácnost musí být uvedeno na obalu výrobku, nejčastěji v angličtině. Pro méně časté nebo velmi komplikované složky se používá číselných identifikátorů CAS nebo EINECS, dle kterých je možno látku na internetu jednoznačně určit. Jednotlivé druhy drogistického zboží se mezi sebou značně liší co se týče složení, ale základem je ve většině případů voda. Každý druh má pak svá určité specifika: tuhé deodoranty obyčejně obsahují sloučeniny hliníku, které slouží k vázání vody potu a neutralizaci pachů, šampóny a sprchové gely pak mají vysoký obsah povrchově aktivních látek, aby hodně pěnily, parfémy jsou většinou ethanolické roztoky a výluhy, spreje jsou hnány stlačeným butanem, který sebou při expanzi strhává kapičky a částečky přípravku.

4. Paliva

Osobní, hromadná i nákladní doprava dnes takřka výhradně závisí na palivech získaných z fosilních zdrojů. Dříve dominantní uhlí pro pohánění parních strojů dnes ve většině případů nahradily ropné produkty – benzín, kerosen, nafta, topné oleje a mazut. Denní produkce ropy přesahuje 13 miliard litrů. Palivům a fosilním zdrojům se věnuje samostatný článek.

5. Léky

Nejpestřejší, nejbohatší a také jednou z nejsložitějších skupin látek, se kterými je možné se setkat v domácnosti, jsou bezesporu léky. Je to také skupina, která podléhá nejpřísnější regulaci ze všech dostupných chemických látek (přisněji kontrolovné jsou jen chemické, biologické a jaderné zbraně). Systém dohledu nad producenty a vývojáři léků vykonává v každém státu speciální úřad, v ČR je to Státní ústav pro kontrolu léčiv (SÚKL, www.sukl.cz) , který je součástí celoevropské sítě EMEA. V USA je se tento úřad nazývá FDA. Léčiva se řídí zákonem č. 97 / 1997 Sb. a jeho pozdějšími změnami. Ten definuje jednak pojmy, které se ve farmaceutickém průmyslu používají, a jednak normy, požadavky a povinosti výrobců a prodejců léků.

Chemické rozdělení léčiv je poměrně složitá kapitola, které se věnují samostatné obory jako farmakochemie a farmakologie. Z pohledu uživatele se léky děli na ty volně dostupné (lze koupit bez lékařského předpisu, tzv. OTC přípravky) a léky na předpis.

Životní cyklus léčiva začíná náhodným nebo cíleným objevením receptoru, který má v těle určitou funkci a jeho ovlivněním můžeme buď tuto funkci posilovat (pokud je podstatou nemoci nedostatečnost) nebo naopak oslabovat (pokud je samotný receptor aktivní příliš). S pomocí počítačového modelování je pak připravena obrovská série látek (řádově desetitisíce a více), které jsou na tomto receptoru testovány a optimalizovány tak, aby se dosáhlo požadovaného výsledku. Několik set látek je pak testováno na buněčných kulturách až jen několi málo se dostane na testování na myších. Maximálně dvě nejlepší látky jsou pak testovány na psech a na primátech. Pokud všechny předešlé etapy proběhnou úspěšně, přichází na řadu testování na lidech, nejprve zdravých dobrovolnících, následně na malém počtu pacientů a poté na velkém souboru pacientů (cca 10 000). Všechny tyto fáze jsou přísně kontrolovány regulačním úřadem (SÚKL) a jsou-li úspěšné, je lék zaregistrován. Tento proces trvá přibližně 8 let a stojí cca 1 miliardu dolarů. Aby se firmě, která tyto prostředky vynaložila, investice vrátila, má na lék patentovou ochranu; takové firmě se říká originátor. Po vypršení patentové ochrany může lék vyrábět jakákoliv jiná firma, která splní zákonné požadavky; takové firmě se říká generátor. Léky od generátora (generika) nemusí splácet drahý vývoj léku a jsou tudíž levnější. Sledování bezpečnosti léku pokračuje i po registraci a v případě objevení komplikací je lék stažen z trhu. Bezpečnost a způsob užívání léku je uveden v příbalovém letáku, který je naprosto zásadní informací o přípravku a každý uživatel léku má povinnost si jej před užíváním léku přečíst.

Nejstaršími léky byly nejrůznější byliny a výluhy z nich. To je i případ kyseliny acetylsalicylové (Aspirin ®, Acylpyrin ®), původně odvaru z vrbové kůry, který obsahuje kyselinu salicylovou (2-hydroxybenzoovou). Odporně trpká chuť odvaru ale způsobuje, že zdaleka ne každý je schopen jej vypít, naproti tomu polknutí tablety problém nedělá.

Velmi populární je příběh objevení antibiotik Sirem Flemmingem v roce 1928. Agar na miskách nezahníval v okolí plísně penicillium, která vylučuje antibiotické látky do svého okolí a tím chrání sebe i své teritorium. Od té doby bylo uvedeno na trh nespočet různých antibiotik, bakterie však mají prostředky, jak se antibiotikům bránit a proto jsou stále třeba nové a nové přípravky. Hlavní vinu na rezistenci bakterií vůči antibiotikům ale nese opět člověk, a to nesprávným užíváním a nadužívám existujících antibiotik (např. v USA jsou antibiotika volně dostupná v supermarketu).

Nejznámějším případem, který potvrdil, že velmi přísná regulace oboru je nutná, je tzv. Conterganová aféra. Thalidomid (Contergan ®) byl lék, který obsahoval molekulu o jednom chirálním centru a byl předepisován na bolesti hlavy a nespavost v průběhu těhotenství. Avšak ženám se začaly rodit děti se zdeformovanými nebo zcela chybějícími končetinami. Thalidomid totiž v lidském (pouze lidském, nikoliv zvířecím) metabolizuje na směs obou svých enantiomerů, z nichž jeden je teratogenním a zodpovědný za tuto katastrofu.

6. Barviva a pigmenty

Barviva a pigmenty se používají k úpravě povrchové barevnosti a lesku materiálů. Chemicky se jedná především o diazosloučeniny, polyaromatické sulfonové kyseliny, aromatické aminy a fenoly. Ke zvýšení lesku se používají jednak disperze kovových částeček v nátěru, a jednak látky vyhlazující povrch (vosky, akryláty).