Pourquoi la main qui a touché une rampe en fer sent-elle « le fer » ?
― Ce n'est pas le fer qui sent, mais votre peau
Cette odeur que vous preniez pour celle du fer n'est pas l'odeur du fer lui-même. Les atomes de fer ne peuvent tout simplement pas voler jusqu'à votre nez. Ce qui crée l'odeur, c'est la sueur de votre paume et le sébum de votre peau. Le fer, lui, ne fait que déclencher le processus.
Vous avez tenu un moment la barre d'une aire de jeux, ou la vieille rampe d'un escalier. Vous lâchez, et par réflexe vous approchez la paume de votre nez.
Et voilà cette odeur si particulière. Un peu comme du sang, un peu comme du métal, difficile à décrire.
Mais c'est étrange. Si vous approchez votre nez directement de la barre en fer, vous ne sentez presque rien. L'odeur ne vient pas du fer, elle monte de votre main.
Il n'y a que deux raisons
Pour sentir une odeur, la substance doit se mélanger à l'air et voyager jusqu'au fond du nez. Les atomes de fer se tiennent fermement les uns aux autres, et à température ambiante, presque aucun ne s'échappe dans l'air. Le fer est donc, par nature, une substance sans odeur.
La sueur de la main contient un acide dilué qui dissout légèrement la surface du fer. Les particules de fer libérées découpent alors le sébum de la peau, le transformant en molécules odorantes légères et volatiles. C'est ce que le nez capte.
Voyons cela dans l'ordre. D'abord, que se passe-t-il dans le corps quand on « sent » une odeur ?
Sentir une odeur, c'est une molécule qui se pose au fond du nez
Au fond du nez se trouvent des cellules serrées les unes contre les autres, spécialisées dans la réception des odeurs. Ces cellules n'envoient un signal que lorsqu'une molécule transportée par l'air vient s'emboîter dans leur récepteur. Contrairement à la vue ou à l'ouïe, l'odorat ne fonctionne que si un fragment réel de la substance atteint physiquement le corps.
Avoir une odeur suppose donc certaines conditions. D'abord, que la molécule soit petite et légère. Ensuite, qu'elle s'échappe facilement du solide ou du liquide vers l'air. Cette facilité à s'échapper s'appelle la volatilité.
Le fer est très loin de remplir ces conditions. Sa température de fusion est d'environ 1538 °C, et sa température d'ébullition d'environ 2862 °C. À la température d'une main qui serre une barre, les atomes de fer ne s'échappent pratiquement pas dans l'air. Sur la figure 1, la flèche en pointillés tout en bas représente ce « chemin qui n'a pas lieu ».
Ce que le nez capte, c'est un fragment de sébum
Alors, que se passe-t-il exactement dans la paume ? La sueur contient des acides dilués, dont l'acide lactique. Cet acide dissout légèrement la surface du fer, libérant sur la peau une quantité invisible de particules de fer, c'est-à-dire des ions fer.
La surface de la peau est toujours recouverte d'un fin film de sébum. Ce sébum s'oxyde peu à peu à l'air. Lorsque des ions fer s'y ajoutent, le sébum oxydé devient instable et se fragmente en petites molécules. C'est ainsi qu'apparaît une molécule appelée 1-octène-3-one.
Cette molécule dégage une odeur évoquant le champignon ou la terre humide, et on sait qu'elle est perceptible en quantité extrêmement faible. Une étude publiée en 2006 a montré que ce que l'on appelle « l'odeur de fer » est en réalité constitué de ces molécules issues de la peau. Le sang aussi semble sentir le fer pour la même raison : le fer qu'il contient provoquerait la même transformation dans le sébum de la peau.
Toucher de l'or ou du platine ne produit presque aucune odeur. Ces métaux se dissolvent très difficilement et ne libèrent pas de particules comme les ions fer sur la peau. L'inox, dont la surface est protégée, sent aussi beaucoup moins, bien qu'il contienne du fer. À l'inverse, un vieux fer rouillé sent plus fort, car sa surface rugueuse se dissout plus facilement.
La matière première de l'odeur, c'est le sébum de la peau. Sans elle, pas d'odeur. Une main bien lavée et séchée, ou un fer manipulé avec un tissu, n'émet presque aucune odeur. Vous pouvez le vérifier directement avec l'expérience proposée plus bas.
En résumé
L'odeur de fer n'est pas émise par le fer. C'est une odeur créée sur votre main, avec le fer comme simple déclencheur. En croyant sentir le métal, nous sentons en réalité un fragment de nous-mêmes.
Cette odeur qu'on dit « de fer » ne contient pas de fer.
Ce que vous sentez, c'est votre propre peau qui a rencontré le fer.
Sur cette habitude du nez à percevoir un « changement » plutôt qu'une « quantité », lisez aussi Pourquoi remarque-t-on soudain le parfum de l'osmanthe « un beau matin » ?. Sur un autre sens appliqué au même métal, voyez aussi Pourquoi le métal semble-t-il plus froid que le bois ?.
- Tenez une clé ou une barre en fer pendant 10 secondes, puis sentez votre paume. Vous devriez retrouver cette odeur si particulière.
- Lavez-vous bien les mains au savon, séchez-les complètement, puis tenez le même fer 10 secondes. L'odeur sera nettement plus faible, car vous avez retiré la sueur et le sébum.
- Pincez la partie métallique à travers un mouchoir en papier, puis sentez le mouchoir. Vous ne sentirez presque rien : c'est « l'odeur du fer lui-même ».
Comparez aussi avec du fer rouillé, une cuillère en inox ou une pièce de monnaie. Plus un métal se dissout facilement, plus l'odeur est forte.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules, liens avec les programmes scolairesDu collège aux matières spécialisées de l'université, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de « chimie » du lycée
- Lycée+Contenu d'approfondissement ou d'encadré des manuels de lycée
- UniversitéContenu non vu au lycée, relevant de matières spécialisées universitaires (biochimie, physiologie sensorielle)
- RechercheContenu non encore établi comme « acquis » même à l'université, sujet de recherche actuelle
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Volatilité : capacité d'un liquide ou d'un solide à passer facilement à l'état gazeux et à s'échapper dans l'air à température ambiante. C'est une condition indispensable pour avoir une odeur.
- Ion fer : particule issue d'un atome de fer qui a cédé des électrons et s'est dissoute dans l'eau. L'acide dilué de la sueur l'extrait de la surface du fer.
- 1-octène-3-one : l'une des molécules formées lorsque le sébum de la peau se fragmente. Elle dégage une odeur évoquant le champignon ou la terre.
CollègeLycéeCalcul : combien de milligrammes faut-il dans une piscine pour qu'on le remarque ?
Pour se représenter la sensibilité du nez, imaginons qu'on dissolve une molécule odorante dans l'eau d'une piscine. Ce que nous calculons ici, c'est justement la quantité nécessaire pour la percevoir.
| En symboles | M = c × V |
| En mots | Quantité nécessaire = concentration perceptible × volume d'eau |
| D'où vient cette formule | C'est la définition de la concentration (c = M ÷ V, la quantité divisée par le volume), réarrangée pour isoler la quantité M |
| M | Quantité de substance à dissoudre, en microgrammes |
| c | Concentration perceptible, en microgrammes par litre |
| V | Volume d'eau, en litres |
| Taille de la piscine | 25 mètres de long, 15 mètres de large, 1,2 mètre de profondeur |
| Concentration perceptible c | Environ 0,03 microgramme par litre |
| Poids d'un grain de riz | Environ 20 milligrammes |
| Surface de l'eau | 25 × 15 = 375 |
| Volume d'eau (mètres cubes) | 375 × 1,2 = 450 |
| Volume V (litres) | 450 × 1000 = 450000 |
| Quantité nécessaire M (microgrammes) | 0,03 × 450000 = 13500 |
| Conversion en milligrammes | 13500 ÷ 1000 = 13,5 |
Il suffirait de 13,5 milligrammes dans une piscine entière, soit moins qu'un seul grain de riz, pour que le nez le remarque. La quantité produite sur une paume est sûrement bien inférieure. Et pourtant elle sent, parce que les récepteurs du nez sont d'une finesse extrême.
LycéeLycée+Pourquoi le fer ne s'échappe pas, mais les fragments de sébum si
LycéeLes atomes de fer partagent des électrons libres qui les lient fortement entre eux : c'est la liaison métallique. Arracher un seul atome dans l'air demande une énergie considérable, ce qui explique un point d'ébullition d'environ 2862 °C. Les molécules issues du sébum fragmenté, elles, ne comptent qu'une huitaine d'atomes de carbone, et ne s'attirent que faiblement entre elles. Elles s'échappent donc facilement dans l'air, même à température ambiante.
Lycée+L'étape où la sueur dissout le fer est une réaction d'oxydoréduction : le fer perd des électrons pour devenir un ion fer, tandis qu'une autre substance capte ces électrons. La réaction que déclenche ensuite l'ion fer sur la peau est connue sous le nom de réaction de Fenton : au contact d'un peroxyde, l'ion fer engendre des fragments très réactifs.
UniversitéLe cadre de la peroxydation lipidique
Le processus par lequel le sébum se fragmente en molécules odorantes est appelé, en biochimie, peroxydation lipidique. Un acide gras insaturé réagit avec l'oxygène pour former un peroxyde ; l'action d'un ion fer déclenche alors une décomposition en chaîne, produisant des composés carbonylés à chaîne carbonée courte. Le 1-octène-3-one en est l'un des produits représentatifs. Côté récepteur, le récepteur olfactif est une protéine qui traverse sept fois la membrane cellulaire — une découverte qui a valu le prix Nobel de physiologie ou médecine 2004.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : peroxydation lipidique (Wikipédia, en japonais) ／ réaction de Fenton (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore bien compris
- Combien de molécules sont réellement en jeu ? On pense que le 1-octène-3-one n'agit pas seul, mais qu'un mélange de plusieurs molécules crée « cette sensation » caractéristique — sans que le dosage exact soit établi.
- Les différences entre individus. Au contact du même fer, certaines personnes sentent l'odeur fortement, d'autres presque pas. On ne sait pas encore distinguer si cela vient de la composition du sébum ou de différences génétiques dans les récepteurs.
- Peut-on reconnaître un métal à son odeur ? Comme chaque métal se dissout différemment, la qualité de l'odeur devrait varier — mais jusqu'où peut-on vraiment les distinguer n'a pas été entièrement exploré.
Autrement dit, cet article lui-même décrit « ce que l'on comprend à ce jour ». Même les phénomènes les plus familiers gardent souvent des détails encore mal connus.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・changements d'état et propriétés de la matière | La volatilité comme condition nécessaire de l'odeur |
| Lycée | Chimie・liaison métallique／oxydoréduction | Pourquoi le fer ne s'échappe pas, et comment la sueur le dissout |
| Lycée+ | Chimie・encadré sur la vitesse de réaction et les catalyseurs | La réaction de Fenton |
| Université | Biochimie・oxydation des lipides／physiologie sensorielle | Peroxydation lipidique et récepteurs olfactifs |
| Recherche | Analyse des odeurs・évaluation sensorielle | Le dosage des molécules odorantes et les différences individuelles |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Pourquoi se laver les mains fait disparaître l'odeur |
- Glindemann et al. (2006), article sur les deux odeurs liées au contact avec le fer et au lavage à l'acide
- Fondation Nobel : prix Nobel de physiologie ou médecine 2004 (récepteurs olfactifs et organisation du système olfactif)
- Revue de synthèse sur les mécanismes moléculaires de la réception olfactive, publiée dans le Journal de la Société japonaise du goût et de l'odorat (日本味と匂学会誌)
- Manuel de lycée de « chimie de base » (化学基礎), unité sur la liaison métallique et les réactions d'oxydoréduction
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Les valeurs numériques indiquées sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension. Manipulez les métaux rouillés ou les outils tranchants avec précaution pour éviter toute blessure.