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「におい」の仕組み

「におい」の種類は40万種類といわれています。「におい」ってとても変化しやすいもので、新鮮な植物や食べ物も腐ってくると違う「におい」として扱われるんですね。「におい」がどのように構成されていて変化していくのでしょうか。ちょこっとだけ化学の話もしてみます。

「におい」とはどんなもの?

分子について

古代ローマの原子論者ルクレチウスは「物によってにおいが違うのは、その原子の形が違うからだ」といっています。現代の研究では、鼻の中に「におい(香気成分)」を持った分子が入ってくると、鼻の中で鍵と鍵穴のように分子をどうしたら上手くあてはまるか判断しているそうです。私たちは「におい」を分子の形によって判断しているんですね。

香気成分を持つ気体

香気成分を持つ気体には、アンモニア・メタン・エタン・プロパンなどがあります。これらは炭素と水素(アンモニアは窒素と水素)で構成されている、シンプルで身近な気体で、アルカン基というグループになります。メタンは炭素1:水素4、エタンは炭素2:水素6、プロパンは炭素3:水素8でできています。同じ成分でも割合が違うだけで全く違う気体として扱われるんですね。

香気成分について

分子量26以下の場合と300以上のものには有香成分は存在しないといわれています。グループ内で分子の量が規則的に増えていくと、最初は無臭でもある時点から臭気が強まり、またある時点で無臭となります。このほかにも香気成分を持つ気体には、一酸化炭素・硫黄・硫化水素などがあります。

「におい」を構成するもの

「におい」の種類は化学構造や濃度、製造方法などで分けられます。同じ構造でも濃度が違えば違う「におい」として扱われますし、酸化反応や還元反応などといった合成の仕方でも異なります。「におい」は、炭化水素・官能基・異性体で構成されています。

炭化水素

炭素と水素でできた化合物のことをいいます。

官能基

官能基とは、炭化水素にくっつく原子団で、アルデヒド基やアミノ基などがあります。官能基の位置によっても違う「におい」として扱われます。

異性体

炭素と水素の数が一緒のものを異性体といいます。異性体にも構造によって種類があり、立体的な構造を幾何異性体、炭素に異なる原子や官能基がくっついたものを光学異性体といいます。

酸化反応

鉄がさびて酸化鉄になるように、酸素原子と結びついて電子を失うことをいいます。

2Fe(鉄)+O2(酸素)→2FeO(酸化鉄)

還元反応

酸化鉄を炭素と反応させて鉄になるように、酸素原子を失って電子を得ることをいいます。

2FeO(酸化鉄)+C(炭素)→2Fe(鉄)+CO2(二酸化炭素)

「におい」の計測

臭気の計測は、機械を使った機械測定法や人の嗅覚を使った嗅覚測定法があります。嗅覚測定法では、「におい」の強さを6段階で表す臭気強度と、「におい」がなくなるまで薄めた希釈倍数による臭気濃度を表します。昔は「におい」の物質を特定していただけでしたが、機械の数値よりも人の感覚のほうが正確だといわれています。

「におい」が伝わるしくみ

人には触覚・視覚・聴覚・味覚・嗅覚という五感があります。これらの五感は脳によってコントロールされています。「嗅覚」は大脳辺縁系というところでコントロールされています。臭気を鼻の奥にある嗅細胞が感じると、嗅神経を通って脳へ信号が送られます。「におい」を嗅ぐと脳は、嗅いだことがある「におい」なのか記憶をたどり、瞬時に「いいにおい」か「いやなにおい」かを判断します。「タバコのにおい」があったとして、それが好きな人と一緒にいた思い出だったりすると「いいにおい」になり、満員電車の中にいる記憶だったりすると「いやなにおい」と判断するんですね。1つの「におい」でも「好きなにおい」や「嫌いなにおい」に分かれるのは、その人の体験した記憶に基づくものなんですね。

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