Ao iniciar este estudo considera-se essencial pensar na interação energia-matéria para melhor entender Química, que por sua vez vai permitir entender o funcionamento do corpo, conversões de energia e outros assuntos do campo da Biologia e da Física. Dentre os cinco sentidos, o olfato tem uma relação estreita com os objetos da Química, pois é um dos sentidos especializados em detectar determinadas características de substâncias químicas. Os receptores do olfato detectam substâncias dispersas no ar.

Conceituação inicial

Para iniciar o estudo sistemático do olfato considera-se essencial lembrar o aprendizado que os alunos possuem sobre os conceitos de material e de substância. Como esses são conceitos representativos do sentido do olfato há que se buscar novas significações, proporcionando atividades que contribuam para que esses conceitos evoluam.

  O preparo de um perfume é realizado com diversas essências que já são misturas complexas de substâncias, sendo uma delas a que se ressalta mais como valor comercial. A mistura contém, ainda, outros ingredientes, como solvente, fixadores. Cada uma dessas substâncias pode ser nomeada, representada quimicamente com uma fórmula e possui características próprias. O conjunto dessas substâncias em interação dá a característica de um perfume conhecido.
Esse conjunto não pode ser representado quimicamente por uma fórmula, pois não é uma única substância que sempre admite uma fórmula bem caracterizada pelo conhecimento químico. Isso leva a concluir que o perfume é um material cuja característica se manifesta por um conjunto grande de substâncias misturadas e em interação. Por isso mesmo nunca se encontra um perfume comercial representado por uma fórmula química. Para descrevê-lo, pode-se citar as substâncias presentes, estas sim passíveis de representação e das quais se pode conhecer características individuais.

E uma substância única, não mais misturada com outras, é material?

Uma substância única, denominada pura na linguagem química, dificilmente é encontrada dessa forma isolada na natureza. Pode-se denominá-la também como material, mas material bem especificado, especial, constituído de uma única substância. Nesse caso, há de se lembrar que, como substância pura, tem nome, representação química e características bem definidas. Ao passo que um material genérico é constituído sempre de várias substâncias, das quais alguma(s) pode(m) se desprender e chegar à cavidade nasal e provocar uma sensação denominada cheiro.

Não é suficiente, no entanto, algo chegar à cavidade nasal! A interação desse algo com células quimiorreceptoras resulta na produção de impulsos elétricos que, por sua vez, precisam chegar ao cérebro. Só depois é reconhecida a sensação do cheiro e a reação de ser ele agradável ou não e será associado a algum material ou a alguma substância.
Essa relação com o cérebro no sentir algo agradável ou não pode ser entendida observando o hábito alimentar de um cão, por exemplo. O cão come normalmente, “sem torcer o nariz”, o que para os humanos é reconhecido como carniça, e é motivo de se afastar do material do qual essa(s) substância(s) está(ão) se desprendendo.

Para um perfume chegar a qualquer canto da sala o que é necessário?

O material que chega ao nariz é uma substância ou conjunto de substâncias que precisa(m) evaporar. Então, uma das condições para sentir cheiros, isto é, ativar o sentido do olfato, é que a substância precisa ser volatilizada.

Ao mesmo tempo, as moléculas de uma substância interagem umas com as outras por meio de forças atrativas, mantendo o estado sólido e líquido. Por exemplo, as partículas constituintes dos metais e das substâncias como sal e açúcar estão fortemente ligadas umas às outras e não se volatilizam facilmente. Daí, não se consegue sentir o cheiro dos metais, do sal e do açúcar. Os metais participam de compostos que geralmente são pouco voláteis e, por isso, dificilmente sente-se cheiro de substâncias que tenham metais em sua composição.
Nas condições ambientais a energia cinética das partículas constituintes dos metais e das substâncias sal e água não é suficiente para a volatilização ou para a passagem ao estado gasoso.
Dos materiais que se consegue sentir o cheiro, algumas moléculas conseguem romper as forças atrativas, por terem energia cinética suficiente, e passam para o estado gasoso, movem-se mais livremente no ambiente e chegam ao nariz.
Se o número de moléculas for suficiente é possível sentir o cheiro. Esse número, entre os seres animais, varia de espécie para espécie e de indivíduo para indivíduo na mesma espécie. Os seres humanos têm certa capacidade de sentir os cheiros em que o número de moléculas deve ser bastante elevado, se comparado com os cães, por exemplo. Pode-se discutir sobre isso!

O ar atmosférico tem alguma influência no deslocamento das moléculas no ambiente?
No estado gasoso, as moléculas que constituem as substâncias estão livres para o deslocamento e se difundem no ar. Nessa difusão acontecem colisões com as moléculas do ar, causando certa frenagem, um retardamento em seu deslocamento. Isso não impede, contudo, que se difundam ou se espalhem.
Sem o ar, o espalhamento seria muito mais rápido, como num possível vazio ou vácuo. Pode-se discutir essa questão, pois o conhecimento construído no dia-a-dia pode levar a pensar que o ar “precisa carregar” essas moléculas das substâncias que permitem a sensação olfativa. Afinal, sente-se mais um determinado cheiro com o “vento a favor”.

Pode-se pensar um pouco mais sobre isso e achar motivos que possam explicar esse fenômeno! O som precisa de ar (meio) para ser transmitido. E a substância gasosa precisa do ar para “se espalhar” no ambiente?
Na prática sempre há a presença do ar, pois a inspiração leva para as vias respiratórias todas as substâncias gasosas que constituem o ar, inclusive a substância que faz sentir o cheiro. Não é possível aspirar (absorver) apenas a substância gasosa que dá a sensação olfativa, pois nos faltaria o ar, e sem o oxigênio presente nele não se vive!
Então, no que se refere à mobilidade das moléculas das substâncias responsáveis pelo cheiro, o ar mais atrapalha do que ajuda.

No estado gasoso todas as moléculas estão livres, atuam como partículas independentes em movimento rápido de deslocamento. Nesse movimento colidem umas com as outras em choques elásticos, isto é, sem perder a sua energia cinética, mas se desviam produzindo uma trajetória em “zigue-zague”.
Os gases se difundem, se espalham no ambiente por sua energia cinética, não sendo carregados pelo ar. Como as moléculas responsáveis pelo odor se movimentam no ar, elas colidem com as moléculas das substâncias que formam o ar e, com isso, têm mais dificuldades para avançar. Assim, elas demoram mais quando existem o ar do que se não houvesse, pois o gás se expandirá mais facilmente no vácuo.
Em contrapartida, a possibilidade de sentir o cheiro emitido por um “agente” seria muito diferente nessas condições, face à rapidez de afastamento regional das moléculas na ausência de ar. O cheiro seria sentido durante um menor espaço de tempo. Ou seja, para se propagar no espaço uma substância gasosa não precisa de outro meio material, mas para permanecer por mais tempo no ambiente o meio material torna-se significativo, ainda mais se não há agitação do tipo “vento”.
Pode-se provocar deslocamentos de ar, “fazer vento”, quando se bate rapidamente as hélices de um ventilador no ar ou se movimenta o leque batendo o ar. Em todos esses casos são deslocadas massas de ar e com elas eventuais substâncias das que são objetos do cheiro. Isso explica por que se sente cheiro de substâncias emanadas de uma eventual chaminé industrial distante quando o vento vem em na direção do nariz ou quando se agita o ar em volta do nariz diante de um cheiro desagradável.
Se as substâncias permitem sentir cheiro elas são aromáticas. O termo aromático é usado, normalmente, para se referir a um grupo de substâncias com aroma agradável, como os óleos essenciais tão presentes em inúmeros produtos comerciais, como perfumes, produtos de limpeza, desinfetantes e outros.
As substâncias aromáticas são sempre voláteis para que possam interagir com as células olfativas e serem gerados os estímulos que são interpretados pelo cérebro e identificados.

Mecanismo do olfato

O sentido do olfato é a capacidade de percepção dos odores. Depende do funcionamento de células neuroepiteliais distribuídas pela mucosa pituitária no nariz, do nervo olfativo e do centro de olfação, localizado no córtex cerebral.
As moléculas odoríferas são introduzidas na mucosa olfatória mediante correntes de ar ou pela cavidade oral durante a

alimentação. As substâncias odoríferas quando inaladas na forma gasosa entram pelas fossas nasais, interagem com as substâncias quimiorreceptoras olfativas, estimulando-as. Aí ocorre a geração dos impulsos elétricos que são enviados ao cérebro para que esse possa interpretar os diferentes tipos de odores.

No que tange às estruturas olfativas, na parte superior de cada fossa nasal encontram-se células olfativas (células nervosas bipolares), que são receptoras de odores. Há cerca de 100 milhões dessas células no epitélio olfatório. Na superfície delas encontram-se os cílios, que reagem a odores no ar e estimulam as células.
Experimente colocar a língua no céu da boca e você sentirá a presença de um osso rígido. Acima do osso fica a cavidade nasal. No alto dela localizam-se os quimiorreceptores olfativos responsáveis pela detecção dos diferentes odores que provêm do ambiente.
Isso se dá pela interação entre as substâncias que entram em contato com as terminações nervosas, produzindo um sinal elétrico que é conduzido ao cérebro.
Nesse sentido, a sensação do olfato tem origem num fenômeno químico de interação entre substâncias: quimiorreceptoras e aquelas que chegam ao aparelho olfativo.

Nosso nariz ainda tem duas outras funções importantes: purificação e aquecimento do ar que entra nas vias respiratórias.

Quando alguém inspira, o ar flui pela cavidade nasal. As conchas nasais direcionam o ar para a parte de trás, fazendo com que ele desça para a boca e a garganta. Parte desse ar passa pelo epitélio olfativo, que é constituído por células quimiorreceptoras dotadas de pêlos sensoriais estimuláveis por moléculas que se dissolvem no muco que reveste as membranas celulares.
As moléculas de odor difundidas no ar encaixam-se em receptores da membrana dos pêlos sensoriais, estimulando-os. Assim que são estimulados esses receptores emitem sinais ao cérebro, que os interpreta como sensações olfativas (cheiro, odor, aroma).
As interações entre as sustâncias e as membranas, mediadas pelas substâncias denominadas quimiorreceptoras presentes nas células, geram diferenças de potencial. Os impulsos elétricos produzidos são transmitidos pelo nervo olfativo, atravessam a placa óssea no topo da cavidade nasal e chegam a estações retransmissoras chamadas bulbos olfativos. Daí, os impulsos elétricos seguem para o centro do olfato, situado na parte lateral do cérebro.
Às vezes, o sentido da olfação fica neutralizado. Quando se entra em uma casa onde há vários animais de estimação, pode-se sentir imediatamente seus cheiros, no entanto depois de algum tempo os cheiros parecem desaparecer.
Muitas pessoas acham os cheiros das flores, do campo e da praia bastante agradáveis. Alguns cheiros ficam registrados na memória. Se, anos mais tarde, voltam a sentir um odor, isso traz uma forte “imagem mental” da primeira vez que o sentiram.

Distúrbios olfativos

A capacidade olfativa do ser humano é difícil de avaliar, tanto quantitativamente como qualitativamente. É possível, no entanto, mencionar alguns distúrbios no olfato, tais como: anosmia e hiposmia:
- A anosmia está relacionada com a perda total do olfato;
- A hiposmia está relacionada com a alteração que se traduz na diminuição da capacidade olfativa. Esses distúrbios podem ocorrer por obstrução da fossa nasal ou por uma lesão no nervo olfativo, mas podem também ter origem em resfriados comuns ou certas afecções alérgicas.
Outro distúrbio do olfato é quando ocorre o desvio no septo nasal, seja por anomalias congênitas ou por acidentes. Esse desvio pode ser corrigido por meio de intervenção cirúrgica.

Respiração e diferenças de pressão

A respiração depende de diferenças de pressão que o sistema respiratório é capaz de proporcionar entre o ambiente externo e o interior dos pulmões.
Para o ar entrar nos pulmões (inspiração) é necessário que o diafragma se dilate de modo a aumentar o volume interno dos pulmões, diminuindo a pressão nos mesmos. Ao diminuir a pressão nos pulmões é criada uma diferença de pressão, sendo ar forçado (inspirado) de fora para dentro pela pressão atmosférica externa, que é maior; já para o ar sair dos pulmões (expiração) o diafragma se contrai, diminuindo o volume interno dos pulmões, aumentando a pressão em seu interior. Nesse caso, sendo a pressão nos pulmões maior que a atmosférica, o ar é expelido (expirado) para fora. 
Ao subir uma serra ou montanha ocorrem variações na pressão atmosférica, o que pode provocar sensações/distúrbios no corpo que dependem da altitude. Para altitudes menores de 3.000 metros são pouco expressivos os efeitos detectáveis quanto à respiração e o ritmo cardíaco.
A partir dos 3.000 metros de altitude os efeitos no corpo humano se tornam mais acentuados, tais como: dificuldades de respirar, alta freqüência cardíaca, mal-estar, dores de cabeça, vômitos.
À medida que aumenta a altitude diminui a densidade do ar. Por exemplo, numa altitude de 5.000 metros a concentração de moléculas de ar é bem menor, sendo metade a quantidade de oxigênio com relação ao nível do mar.