Viikon kemikaali: natriumhydroksidi NaOH

Natriumhydroksidi on vahva emäs, joka on monille tuttu aine viimeistään kotona löytyvistä kemikaaleista, joita käytetään viemäritukosten avaamiseen (esim. Mr. Muscle ja kaiken maailman viemärirakeet). Olen itse käyttänyt sitä laboratorioanalyyseissa pitkin työelämää ja niiden kokemusten perusteella täytyy sanoa, että sen kanssa saa olla todella varovainen. Kun esim. hapon voi vain pestä suoraan pois, on natriumhydroksidi hieman ongelmallisempi siinä mielessä, että se tuppaa jäämään sellaiseksi niljakkaaksi kerrokseksi iholle ja vettä pitää valuttaa pitkään. Veden kanssa reagoidessaan muodostuu lämpöä, mikä lisää sen polttavuutta iholla.

Puhtaana natriumhydroksidi on valkoista, kiinteää raetta tai jauhetta, mutta sitä myydään kotikäyttöön 10-prosenttisena vesiliuoksena. Teollisuudessa käytetään yleisesti 50-prosenttista vesiliuosta, joka on juoksevuudeltaan jo miltei geelimäistä. Raemuodossa se alkaa reagoida ankarasti ilmankosteuden kanssa (hygroskooppinen) ja klimppiintyy nopeasti erottamattomaksi kasaksi niin kuin Turkinpippuri-karkit.

Alla on lueteltu muutamia käyttökohteita.

Etsaus

Ainetta voidaan käyttää alumiinin etsauksessa, koska alumiini nappaa hapen natriumhydroksidilta, joka puolestaan nappaa hapen vedeltä. Vedestä jää jäljelle kaksi vetyä, jolloin muodostuu vetykaasua. Tässä on video natriumhydroksidista, joka syövyttää alumiinitölkin, jättäen jäljelle pelkän muovikelmuetiketin:

Ja tässä reaktio folion kanssa:

Saippuan valmistaminen

Olen itse päässyt käyttämään natriumhydroksidia saippuan tekemisessä ammattikoulussa. Natriumhydroksidia sekoitetaan rasvaan, jolloin siinä olevat triglyseridit reagoivat emäksen kanssa muodostaen glyserolia ja saippuaa.

Ruumiiden hävittäminen

Kyllä, niin groteskilta kuin se kuulostaakin, voidaan tätä ainetta käyttää ja on käytettykin niin ihmisruumiiden kuin eläinraatojenkin hävittämiseen, joka pohjautuu itse asiassa yllä kerrottuun saippuan valmistamiseen: natriumhydroksidi alkaa reagoida ruumiin rasvojen kanssa, jolloin muodostuu saippuaa. Se myös hyökkää niihin kemiallisiin sidoksiin, jotka pitävät lihan kasassa. Lopuksi astiassa on kahvinvärinen seos liuennutta kudosta, ja luut ovat niin hauraita että niitä voi rikkoa käsin.

Wikipedian mukaan Italiassa ja Meksikossa sarjamurhaajat ovat hävittäneet natriumhydroksidin avulla useita satoja ruumiita, muuttaen ne saippuaksi. Vähän laillisemmassa käytössä tätä emästä käytetään hävittämään auton alle jääneitä eläimiä ja joskus myös tuotantoeläimiä, sillä natriumhydroksidi on halpa ja tehokas kemikaali.

Alla olevassa videossa (kohdasta 4:00) näkyy, miten kanankoipi liukenee natriumhydroksidiin. Karua katseltavaa, joten herkimmät älköön vaivautuko.

Kirsikkana kakun päällä video iPhonesta NaOH:ssa:

Kolmannen vuoden kevät = raakaa suorittamista

Luulin, että kakkosvuoden syksy olisi ollut paha, mutta se ei tässä kolmannen vuoden kevään alussa tunnu enää miltään. Työtä on niin paljon, että siitä olisi jakaa parillekin ihmiselle, tai ainakin tuntuu siltä. Joka viikko on tehtävä seuraavat asiat:

– kirjoittaa Siirtymämetallien bioepäorgaaninen kemia -kurssin luennoista (eli lukea muutaman kymmentä sivua englanninkielistä tekstiä) 4–6 sivua esseetä
– kirjoittaa Laskennallinen kemia ja molekyylimallinnus -kurssin luennoista 2 sivua esseetä, lisäksi pitää tutustua joka luennon aiheeseen ennalta ja tehdä 3 kysymystä ja merkata 3 tärkeintä pointtia
– laskeskella Ympäristökemian laskut ja tehdä nettitehtävät
– tehdä kiinan jatkokurssin tehtävät ja opetella uudet sanat
– ujuttaa jonnekin väliin labrassa käynti
– tehdä labrojen raporttia
– kirjoittaa kandintutkielmaa

Huhhuh. No, onneksi tässä on parisen kuukautta aikaa kirjoitella tuota kandia. Sen jälkeen onkin sitten valmis luonnontieteiden kandidaatti ja sitten on se hetki, jolloin korkein opiskeluasteeni ei enää ole ammattikoulu :O

Viisas opiskelijatuutorini sanoi tuossa pari päivää sitten, että kolmannen vuoden kevät on kyllä hirveä; joko teet kandin ja labrat hyvin tai sitten teet kurssit hyvin. On harvinaista, että saat tehtyä kaikki kunnialla.

Business Chinese -kurssin kanssa kävi niin, että kun saimme tietää pakollisen Kemian tieteellinen viestintä -kurssin luennot, niin ikävästi kahdeksan niistä osui päällekkäin tuon kanssa, jolloin päätin olla menemättä sinne. Harmittaa todella, mutta ehkä tässä tilanteessa tuon tuomat lisätehtävät (essee kiinaksi jokaiseksi tunniksi) olisivat olleet vähän liikaa.

Turku voitti Tampereen

Turku on päihittänyt Tampereen Folding@home-maratonissa (sodassa), jonka julistin marraskuussa! Tiimiimme liittyi pari hurjaakin hurjempaa konetta, jotka laskostivat proteiineja reilussa kuukaudessa niin, että Tampere päihitettiin tuosta vaan! Nollasta lähdettiin ja tänä aamuna luku näytti reilua 870 000:tta, huhhuh!

Hienoa työtä, Emilyn ja lanurmi, keitä ikinä olettekaan!

Jätin juuri vaihto-opiskeluhakemuksen!

Nyt laitettiinkin taas toinen vaihde päälle opinnoissa, laitoin nimittäin vaihto-opiskeluhakemuksen vetämään yliopiston kansainvälisiin palveluihin. Koska olen niin innoissani kiinan kielestä, oli luonnollinen valinta tuo lohikäärmeiden maa. Ykkösvaihtoehtona on Kantonin maakunnassa etelässä sijaitseva Shenzhen (jonka tehtaista kaikki Kiina-rompe tulee), toisena Shanghai ja kolmantena Pekingin Renminin yliopisto.

Jonnekin näistä käy toivottavasti matka sitten ensi syksynä.

Ennen päätöstä alkaa edes harkitsemaan vaihto-opiskelua piti ottaa selvää, mitä koko juttu maksaakaan ja mitä avustuksia saa. Tässä joitain lukuja, mitä olen miettinyt:

+ yliopistolta tulee 1800 €:n stipendi
+ opetushallitus maksaa 1000 €:n matka-avustuksen, ja lisäksi The China Scholarship Council maksaa n. 185 € kuukausittain sen lisäksi, että se maksaa asunnon, opiskelumateriaalit ja terveydenhuollon
+ 150 € lisää opintolainaa kuukaudessa

– lentoliput 400 – 900 €
– viisumi 60 €
– rokotteet (Twinrix x 3) 180 €
– amiksen tutkintotodistuksen virallinen käännös stipendihakemukseen, 185 €

Lukukausimaksuja ei tarvitse maksaa, sillä yliopistolla on kahdenväliset vaihtosopimukset näiden paikkojen kanssa.

Kaiken lisäksi piti miettiä, että mitä siellä sitten pitäisi opiskella? Kiinalaisilla yliopistoilla on harvinaisen huonot nettisivut, eikä auta vaikka niitä lukisi kiinaksikaan, mutta sain selville että kaikissa näistä opetetaan kiinan kieltä. Laitoin siis motivaatiokirjeeseen, että tulen opiskelemaan kiinan kieltä. Kemia jää siis taka-alalle, koska haluan keskittyä pelkästään kielitaidon kartuttamiseen.

Toivottavasti lykästää!

Seuraava osa: 10.3.2017 – Kiinaan!

Ruokatrendit

Ruokatrendit, kuten sushi, veganismi ja pienoluet, ovat esittämistä, jolla hyväosaiset tekevät eroa muihin, sanoo tutkija – ja hänellä on lukuja todisteeksi

Tämä oli hyvä ja uutta näkökulmaa avaava tutkimus, joskin artikkeli ja varsinkin sen otsikko oli luotu ehkä hitusen provosoivahkosti. Oma käsitykseni on, että monet harrastavat tälle analogisia juttuja tietämättään, koska ihmiset eivät aina itsekään ymmärrä käyttäytymisensä tarkoitusperiä. Varsinkin kohta, jossa kerrottiin, että sushiravintoloissa käyvä ei aina edes pidä sushista, oli kaikkein mielenkiintoisin, ei varmasti vain omasta mielestäni. Onko niin, että sushista tykkäämätön ihminen käy sushiravintolassa ja syö sushia, ei syö sushia vaan ottaa jotain muuta tai ei syö mitään ja istuskelee vain kavereiden kanssa? En tiedä.

En päässyt itse tutkimukseen käsiksi, mutta pystyn kuvittelemaan, miten joku statuksestaan - tai ei niinkään siitä, vaan sosiaalisista ympyröistä tulevasta statuksen varmistuksesta - epävarma henkilö yrittää keinotekoisesti kivuta sosiaalisesti ylemmäs (jos tällaista "ylempää" on edes olemassa) tekemällä asioita, joita hänen sosiaaliseen tasoonsa oletetaan kuuluvan. Esimerkiksi nyt tämä sushiravintoloissa käynti. Ihmisen joukkoon kuulumisen ja hyväksytyksi tulemisen tarve on hurjan iso motivaattori hänen toiminnassaan.

Tämä ei siis tarkoita sitä, että kaikki, jotka käyvät syömässä sushiravintoloissa, ovat automaattisesti tällaisia henkilöitä, vaan että kaikki hifistely, ruoka nyt päällimmäisenä, luo loistavan alustan erottua muista ja kivuta tässä apinoiden sosiaalisessa rakennelmassa toiselle oksalle. Kaikki, mikä erottaa henkilön "alemman oksan" porukasta, koetaan sellaiseksi, että sitä kannattaa tehdä.

Huomaan tässä yhtäläisyyksiä muidenkin asioiden kanssa. Itse käytän identiteettini tukemiseen Facebook-postauksia, jossa haluan esiintyä pesunkestävänä nörttinä postaamalla niitä iänikuisia Excel-juttuja ja sen semmoisia. Uskonkin, että jos nörttiyden katsottaisiin olevan sosiaalisesti korkeassa asemassa meidän yhteiskuntarakenteessamme (mitä se ei välttämättä ole, mutta voi tai voisi silti olla, vaan alakulttuuri, jonka mielikuviin liitetään enemmän tai vähemmän hienhajuiset, ES-tahraiset t-paidat, tunkkaiset makuuhuoneet ja runkkukalsarit), niin varmasti olisi myös ihmisiä, jotka tekisivät excelöintiä, koodaamista ja muita asioita vain sen vuoksi, että he haluavat (eikä välttämättä tietoisesti) a) joko nostaa sosiaalista statustaan, tässäkin tapauksessa keinotekoisesti ja määritellen "korkeuden" ja yleensäkin koko rakennelman tasot ad hoc tai b) pysyäkseen ja vahvistaakseen - ei välttämättä identiteettiään, vaan - sitä, miltä näyttää muiden, varsinkin sen oman oksan porukan, silmissä. Tähän ei välttämättä sisältyisi sitä, että ihminen oikeasti tekee näitä asioita niiden tekemisen vuoksi, vaan sen vuoksi, että sitä odotetaan heiltä tai että heillä on jokin muu motivaattori kuin se, että se on vain mukavaa puuhaa.

Tutkimus ei siis väitä, että kaikki sushiravintoloissa käyvät esittävät jotain, eikä kyseessä mielestäni ole lainkaan nollatutkimus, niin kuin niin moni artikkelin (otsikon) lukenut on tässä päässyt jo sanomaan. Yhtä menetelmää kritisoivaa sanaa en ole tutkimuksesta vielä nähnyt, vaan ad hominemeja ja ties mitä älyttömyyksiä liudan. Tutkimus on hyvin kiinnostava, mutta sen tulokset voidaan vielä tietysti lytätä, niin kuin kaikille tutkimuksille on ominaista. Sitä odotellessa.

Haluatko miljonääriksi? -voittosummat vuosien varrella

Katsoin viime kuussa pari jaksoa uutta Haluatko miljonääriksi? -ohjelmaa ja tulin miettineeksi, että voittosummat menevät jännästi, siis että ne eivät mielestäni mene samoin portain kuin menivät ysärillä markkaversiossa. Aloin tutkia asiaa Excelin voimin ja sain vahvistuksen ounastelulleni: portaat eivät tosiaan ole samanlaiset, vaan nykyversiossa viimeisen ja toiseksi viimeisen kysymyksen välillä on huomattava korkeusero verrattuna aiempaan.

Haastattelu kokonaisuudessaan

Sain Studentumin Koulutusliitteen käsiini tamperelaisen kaverini avustuksella (kiitti Anton!), ja tässä tuo haastattelu olisi nyt kokonaan. Teksti © Studentum / Tanja Huutoniemi.

Noh, tuosta tulikin aika pientä tekstiä. Tässä nuo osaset, jos näistä näkisi lukea vähän helpommin.

Kovaa asiaa: hapetus-pelkistysreaktion tasapainottaminen (hapan liuos)

Edellisessä osassa käsittelin neutraalissa liuoksessa tapahtuvan reaktion tasapainottamista, ja tässä pureudun nyt hieman monimutkaisempaan tapaukseen eli tasapainotukseen happamassa liuoksessa.

Otetaan reaktio

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + HNO_2 (aq) \longrightarrow Cr^{3+} (aq) + NO_3^- (aq)$

joka tasapainotetaan. Selvitetään atomien hapetusluvut ja kirjataan ylös osareaktiot.

$\stackrel{\text{+6}}{Cr}_2\stackrel{\text{-2}}{O}_7 (aq) + \stackrel{\text{+1}}{H}\stackrel{\text{+3}}{N}\stackrel{\text{-2}}{O}_2 (aq) \longrightarrow \stackrel{\text{+3}}{Cr} (aq) + \stackrel{\text{+5}}{N}\stackrel{\text{-2}}{O}_3 (aq)$

Osareaktio 1:

$\stackrel{\text{+6}}{Cr}_2\stackrel{\text{-2}}{O}_7 (aq) \longrightarrow \stackrel{\text{3+}}{Cr} (aq)$

Kromin varaus muuttuu +5:stä +3:een eli se vastaanottaa kolme elektronia eli pelkistyy.

Osareaktio 2:

$\stackrel{\text{+1}}{H}\stackrel{\text{+3}}{N}\stackrel{\text{-2}}{O}_2 (aq)  \longrightarrow \stackrel{\text{+5}}{N}\stackrel{\text{-2}}{O}_3 (aq)$

Typen varaus muuttuu +3:sta +5:ksi eli se luovuttaa kaksi elektronia, siis hapettuu.

Nyt hapettuva ja pelkistyvä atomi ovat selvillä, joten tasapainotus voidaan aloittaa. Tasapainotetaan kaikki muut paitsi O ja H, eli tässä tapauksessa vain osareaktion 1 kromi (osareaktiossa 2 typen määrät ovat jo tasapainossa):

$Cr_2O_7^{2-} (aq) \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) $

Tasapainotetaan happi lisäämällä $H_2O$, nyt kumpaankin osareaktioon.

$Cr_2O_7^{2-} (aq) \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

$HNO_2 (aq)  + H_2O (l) \longrightarrow NO_3^- (aq) $

Tasapainotetaan vedyt lisäämällä $H^+$.

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

$HNO_2 (aq)  + H_2O (l) \longrightarrow NO_3^- (aq) + 3 H^+ (aq)$

Seuraavaksi tasapainotetaan elektronit. Voimme huomata, että ensimmäisessä osareaktiossa siirtyy kolme elektronia yhtä kromia kohti, joten kahta kromia kohti siirtyy siis kuusi elektronia. Osareaktion vasemmalle puolelle tulee siis kuusi elektronia:

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) + 6 e^- \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

Kakkososareaktion kohdalla elektroneja siirtyy kaksi ja ne tulevat vasemmalle puolelle:

$HNO_2 (aq)  + H_2O (l) \longrightarrow NO_3^- (aq) + 3 H^+ (aq) + 2 e^-$

Nyt osareaktiot näyttävät tältä:

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) + 6 e^- \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

$HNO_2 (aq)  + H_2O (l) \longrightarrow NO_3^- (aq) + 3 H^+ (aq) + 2 e^-$

Näihin pitäisi saada nyt vielä sama määrä elektroneja, joten osareaktio 2 pitää kertoa kolmella, jotta elektroneja saadaan kuusi, kuten osareaktiossa 1.

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) + 6 e^- \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

$3 * [HNO_2 (aq)  + H_2O (l) \longrightarrow NO_3^- (aq) + 3 H^+ (aq) + 2 e^-]$

Tästä saadaan:

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) + 6 e^- \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) $

$3 HNO_2 (aq)  + 3 H_2O (l) \longrightarrow 3 NO_3^- (aq) + 9 H^+ (aq) + 6 e^-$

Yhdistetään reaktiot:

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 14 H^+ (aq) + 6 e^- + 3 HNO_2 (aq)  + 3 H_2O (l) \longrightarrow$

$2 Cr^{3+} (aq) + 7 H_2O (l) + 3 NO_3^- (aq) + 9 H^+ (aq) + 6 e^-$

Elektronit kumoavat toisensa, ja sen lisäksi myös kolme vesimolekyyliä ja 9 vetyionia, jolloin jäljelle jää nettoreaktio:

$Cr_2O_7^{2-} (aq) + 5 H^+ (aq) + 3 HNO_2 (aq) \longrightarrow 2 Cr^{3+} (aq) + 4 H_2O (l) + 3 NO_3^- (aq)$

Teksti on suomennos ja mukaelma tästä esimerkistä.

Haastattelu isojen lehtien välissä

Eilen tuli ulos haastatteluni, joka löytyy Koulutusliitteestä Aamulehden, Satakunnan Kansan, Lapin Kansan ja Pohjolan Sanomien välistä. Vielä en löytänyt nettiversiota, vaikka sellaisenakin se on tuloillaan ja luettavissa kolmisen kuukautta. Mutta nyt jos haluat lukea tuon, niin kaiva esille joku noista eilisistä lehdistä ja avaa tuo Koulutusliite :)

Kuvan otti Anton Juhola

Kovaa asiaa: hapetus-pelkistysreaktioiden tasapainottaminen (neutraali liuos)

Nämä ovat ykkösvuoden kemian opiskelijoiden suurimmat hankaluudet, ja siksi ajattelinkin ojentaa auttavan käteni ja näyttää, miten homma hoidetaan kotiin. Otetaan esimerkiksi nyt aluksi ihan normaali tasapainotus ilman happoja ja emäksiä sekoittamasta. Sanotaan vaikkapa, että meillä on hapetus-pelkistysreaktio

$Cu^+ (aq) + Fe (s) \longrightarrow Fe^{3+} (aq) + Cu (s)$

joka pitäisi tasapainottaa. Käytetään puolireaktiomenetelmää eli tarkastellaan yksittäisiä reaktioita, ottaen huomioon seuraavat seikat:

– yksiatomisissa molekyyleissä atomien varaus on 0, esim, $N_2$ = 2 · 0 = 0 

– jos yhdisteen tai atomin perässä ei ole yläindeksissä varausta, sen nettovaraus on nolla, esim.
$NaCl$ = $Na^+ + Cl^-$ = +1 + –1 = 0 

– jos yhdisteen tai atomin perässä on yläindeksissä jokin luku, sen nettovaraus on yläindeksin luku, esim.
$SO_4^{2-}$ = $S^{6+} + 4 · O^{2-} $ = +6 + 4 · (–2) = –2

Kirjataan ylös osareaktiot.

Osareaktio 1:

$\stackrel{\text{+1}}{Cu} (aq) \longrightarrow \stackrel{\text{0}}{Cu} (s)$

Kuparin varaus muuttuu +1:stä 0:aan eli se vastaanottaa yhden elektronin (e:n varaus on –1) eli se pelkistyy.

Osareaktio 2:

$\stackrel{\text{0}}{Fe} (s) \longrightarrow \stackrel{\text{+3}}{Fe} (aq)$ 

Varaus muuttuu 0:sta +3:ksi eli rauta luovuttaa kolme elektronia eli hapettuu.

Näiden tietojen nojalla lisäämme osareaktioihin niihin kuuluvat elektronit:

${Cu^+} (aq) + e^- \longrightarrow{Cu} (s)$

${Fe} (s) \longrightarrow {Fe^{3+}} (aq) +  3 e^-$ 

Nyt osareaktioiden elektronit pitää tasapainottaa, joten kerrotaan ensimmäinen reaktio kolmella:

$3 {Cu^+} (aq) + 3 e^- \longrightarrow 3 {Cu} (s)$

${Fe} (s) \longrightarrow {Fe^{3+}} (aq) +  3 e^-$ 

Laitetaan osareaktiot takaisin yhdeksi reaktioksi:

$3 {Cu^+} (aq) + 3 e^- +{Fe} (s)  \longrightarrow 3 {Cu} (s) +{Fe^{3+}} (aq) + 3 e^-$

Elektronit kumoavat toisensa, joten reaktiosta tulee lopulta:

$3 {Cu^+} (aq) +{Fe} (s)  \longrightarrow 3 {Cu} (s) +{Fe^{3+}} (aq)$

Noin. Ei se ole tuon hankalampaa. Seuraavassa osassa käsittelen tasapainotusta happamassa liuoksessa, ja sen jälkeen emäksisessä.