Video: Näin tehdään timanttipuristuksella mahdotonta metallivetyä

Video: Näin tehdään timanttipuristuksella mahdotonta metallivetyä

Metallinen vety on omituinen idea vuodelta 1935. 

27.01.2017

Vety kun normaalisti on eriste, mutta metallisena se johtaisi sähköä erinomaisesti. Sen avulla voisi tehdä esimerkiksi suprajohteita, jotka toimisivat huoneenlämmössä. Lisäksi siihen on puristuneena pieneen tilaan paljon energiaa, joten sitä voisi käyttää superpolttoaineena. Ja ellei muuta, niin metallivety on tieteellisesti erittäin kiinnostava aine, koska sitä ei ole koskaan nähty aikaisemmin.

Teorian mukaan sitä tosin olisi erimerkiksi jättiläisplaneettojen ytimissä ja kenties maapallonkin keskellä – mutta nyt sitä on siis pystytty tekemään laboratoriossa.

Harvardin yliopiston tutkijaryhmä kertoo tuoreessa Science-lehdessä tästä onnistumisestaan. Artikkelin luonnos on ollut luettavissa jo lokakuusta arXiv.org -palvelussa.

Professorit Thomas Cabot ja Isaac Silvera sekä tohtoritutkija Ranga Dias ovat tutkineet vedyn muuttamista metalliseksi jo pitkään. 

He puristivat hyvin pientä määrää vetyä kahden timantin välissä 495 gigapascalin paineella, eli paineella, joka on selvästi suurempi kuin vallitsee maapallon ytimessä. Näin suuressa paineessa kiinteä atomaarinen vety – siis "tavallinen" jäätynyt vety – muuttuu metallin omaiseksi, koska sen molekyylirakenne murtuu.

Sen jälkeen, kun vety on muuttunut metalliseksi, on se teorian mukaan hyvin pysyvä. Eli kun painetta vähennetään, se pysyy metallina samaan tapaan kuin timantit pysyvät timantteina sen jälkeen, kun ne ovat syntyneet hiilestä erittäin suuressa paineessa ja lämpötilassa.

Näin metallista vetyä voitaisiin käyttää suprajohteena melkeinpä missä vain ilman suuria ja hankalia jäähdytyslaitteita. Suuren energiatiheytensä ansiosta se voisi toimia myös polttoaineena esimerkiksi raketeissa tai lentokoneissa, joissa pieneen tilaan olisi hyvä saada pakattua mahdollisimman paljon energiaa.

Vety muuttuu metalliseksi kuvasarjassa, missä paine kasvaa vasemmalta oikealle mentäessä.

Näin siis teorian mukaan: Harvardin tutkijaryhmä ei ole onnistunut vielä mittaamaan synnyttämäänsä metallista vetyä, vaan siinä kuvataan aineen syntyneen ja hehkutetaan millaista se mahdollisesti on. 

Tämän vuoksi monet pitävät sitä ennenaikaisesti julkaistuna ja puolivalmiina. 

Kiinnostavinta metallisessa vedyssä on sen sähkönjohtokyky, mitä olisi ollut hyvä mitata jo kunnolla. Nyt tutkijat ovat vain arvelleet sitä aineen valonheijastuskyvyn perusteella.

Ennen metalliseksi muuttumistaan vety käy läpi varsin omituisia vaiheita. Kun normaalisti vety on läpinäkyvää, se muuttuu voimakkaasti puristettaessa ensin lähes mustaksi ja imee itseensä melkein kaiken siihen osuvan valon. Paineen kasvaessa valonheijastuskyky kasvaa ja lopulta metallinen vety heijastaa hyvin valoa, kuten kiiltävät metallit yleensä.

Amerikkalaisryhmä onkin arvioinut metallisuutta "vain" valonheijastuskykyä havaitsemalla, ei suoraan mittaamalla. Keino voi olla toimiva, mutta se on epäsuora, eikä sitä ole voitu vielä varmistaa.

Silti löytö on erittäin kiinnostava ja lupaava, mutta vaatii lennokkaan lehdistötiedotteen tekemisen lisäksi vielä hieman lisätutkimusta.

Suomalaistutkijat opettelevat tekemään sadetta arabeille

Kyseessä eivät ole sadetanssit tai taikaloitsut, vaan sopivien aerosolien levittäminen taivaalle. Menetelmästä olisi suurta apua kuivuudesta kärsiville alueille, kuten Arabiemiraateille. Suomalaistutkija sai sieltä merkittävän apurahan.

Ilmatieteen laitoksella työskentelevän professori Hannele Korhosen vetämä projekti oli yksi kolmesta projektista, jotka saivat tänä vuonna yhteensä viiden miljoonan dollarin tutkimusapurahan Yhdistyneiden arabiemiraattien sadetta koskevasta tutkimusohjelmasta.

Yhdistyneiden kansakuntien Ympäristö- ja vesiohjelman mukaan vuoteen 2025 mennessä kaksi kolmasosaa maapallon väestöstä elää alueilla, joissa vedestä on ainakin ajoittain pulaa.

Yhtenä keinona helpottaa kuivien alueiden vesipulaa on ehdotettu sateenmuokkausta.

Syy, miksi katseet tässä kääntyvät Suomeen, ei ole kotimainen sademäärä, vaan tietämys ilmassa olevista pienhiukkasista – niistä, jotka sadettakin saavat aikaan.

Abu Dhabissa 17. tammikuuta pidetyssä palkintojenjakoseremoniassa korostettiin, että apurahan tavoitteena on ollut rohkaista ja tukea uusia ideoita, joilla voidaan ratkaista vesipulaan liittyviä ongelmia.

Nyt rahoituksen saaneessa projektissa selvitetään, mikä rooli aerosolihiukkasilla on sateen keinotekoisessa synnyttämisessä.

Keinotekoisen sateen aikaansaaminen perustuu tiivistymisytimien eli aerosolihiukkasten kylvämiseen ilmakehään.

Perusajatus on se, että ilmassa luontaisesti oleva kosteus saadaan aerosolien avulla tiivistymään tavanomaista tehokkaammin sadepisaroiksi, jotka aikaa myöten satavat vetenä maahan. Projektin aikana tuotetaan myös ilmastonmuutostutkimuksessa tarvittavaa uutta mittaustietoa luonnollisten pienhiukkasten ominaisuuksista ja vuorovaikutuksesta pilvien kanssa.

"Sateenmuokkauksen toimivuudesta ei ole kovin vakuuttavaa tieteellistä näyttöä", toteaa Korhonen. 

"Tutkimuksen tavoitteena on vahvistaa sateenmuokkauksen tieteellistä pohjaa. Tavoitteena on tutkia paitsi sateen mahdollista lisääntymistä, myös kylvön vaikutuksia yleisesti."

"Tämä ohjelma on tähän asti suurin panostus aiheeseen. Kuivuudesta kärsivissä maissa tämän kaltaiset keinot voisivat olla osaratkaisu kuivuuden aiheuttamiin ongelmiin. Tulee kuitenkin muistaa, että tieteellinen ymmärrys menetelmän toimivuudesta on toistaiseksi puutteellista", sanoo Korhonen.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi mukana hankkeessa ovat Helsingin yliopisto ja Tampereen teknillisen yliopisto.

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Terveisiä Etelämantereelta! Kuvaraportti Finnarp 2016 -retkikunnalta.

Iljushin Troll-aseman lentokentällä

Suomalaiset ovat jälleen työn touhussa Etelämantereella. Pääjoukko Finnarp 2016 -retkikunnasta on ollut jo joulukuun alusta alkaen huoltamassa Aboa-asemaa ja ryhmän ainoa tutkija on juuri saapumassa paikalle.

Finnarp 2016 -retkikunta lähti matkaan 2.12. ja sen päätarkoitus on tällä kertaa huoltaa Aboa-tutkimusasemaa ja sen laitteistoja. 

Matka asemalle sujui lähes suunnitelman mukaan saksalaisen Neumayer-aseman kautta, mutta työt Aboalla eivät ole menneet aivan yhtä suunnitellusti kuin toivottiin: lumimyrskyt ja kova tuuli ovat haitanneet työtä.

Kuten retkikunnan kiinnostavat raportit kertovat, aseman kunnostus- ja huoltotyöt kuitenkin etenivät, ja etenkin kun tammikuun alussa keli parani, pystyi retkikunta myös liikkumaan alueella laajemmin.

Joukko muun muassa kävi hakemassa polttoainetynnyreitä 120 kilometrin päässä sisämaasta – keikka ei Etelämantereella tiettömällä lumi- ja jäälakeudella ei ole mitenkään helppo!

Saksalaisaseman huoltokaravaani oli jättänyt 20 diesel-polttoainetta sisältävää tynnyriä ennalta sovittuun paikkaan, mistä nelihenkinen partio kävi ne hakemassa kahdella Arctic Truck -jäätikköauton ja trailerin yhdistelmällä. Samalla paikalle vietiin jätettä, jonka saksalaiset poimivat myöhemmin mukaansa.

Edellinen Finnarp-retkikunta testasi tätä menetelmää ja se todettiin kustannustehokkaaksi sekä toimivaksi. Sää oli matkalla pääosin suosiollinen ja ajamista helpotti pääosin hyvä näkyvyys sekä sopiva nollan molemmin puolin vaihdellut kesäinen lämpötila.

Matkalla oli jopa liikenneruuhka, kun jätekonttia samalle kohtaamispisteelle kuljettanut Ruotsin Swedarp-retkikunnan telatraktori tuli paluumatkalla vastaan. Otsikkokuvana on kuva tästä pohjoismaisesta kohtaamisesta.

Keikka kesti 13 tuntia, ja kuten aina Etelämantereella liikuttaessa, oli partiolla mukana yöpymisvarusteet ja paljon ylimääräistä muonaa, koska sää saattaa muuttua epäsuotuisaksi lähes koska tahansa – eikä apuvoimia saada välttämättä paikalle saman tien.

Vain yksi tutkija mukana tänä vuonna

Tänä vuonna päähuomio on Aboan kunnostamisessa, joten tutkimustoiminta on hieman vähäisempää. Mukana on itse asiassa vain yksi tutkija, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen Geodesian ja geodynamiikan osaston tutkimuspäällikkö Jyri Näränen.

Hän saapuu asemalle vasta tänään – jos kaikki on sujunut hyvin. Noin kuukautta muuta retkuetta myöhemmin matkaan lähtenyt Näränen lensi ensin reittilennolla Dohan kautta Kapkaupunkiin, Etelä-Afrikkaan, ja sieltä 12.1. yöllä Volga-Dnepr -yhtiön Iljushin 76 -kuljetuskoneella. Koneessa oli 48 matkustajan lisäksi tonneittain rahtia.

Kone on Kuningatar Maudin Maalla olevien asemien huoltotoimintaa hoitavan Antarctic Logistics Centre International -yhtiön vuokraama.

Iljushin Troll-aseman lentokentällä
Ylemmässä kuvassa on lennoilla käytettävä Iljushin-rahtikone ja alemmassa kuvassa Troll-asema lähellä olevalta vuorelta kuvattuna. Kuvat: Jyri Näränen.

Juuri nyt eteläisen pallonpuolen kesällä on Etelämantereen vilkkain tutkimus- ja huoltoaika, sillä sääolosuhteet mahdollistavat lähes rutiininomaisen lentotoiminnan.

Kuitenkin Etelämanner osoitti arvaamattomuutensa siinä, että Iljushinin alkuperäinen määränpää, Novolazaravskayan jäälentokenttä, oli keskikesän auringossa pehmennyt niin paljon, että sinne ei voinut lentää, vaan Närästäkin kuljettanut lento suunnattiin toiselle Iljushinin vastaanottamiseen kykenevälle kentälle, Norjan Troll -aseman yhteydessä olevalle kiitoradalle.  

Edellisellä tutkimuskampanjallaan Näränen lensi myös Trollille, mutta norjalaisten lentologistiikan vuokraamalla Boeing BusinessJetillä.

"Siihen verrattuna Iljushin on aivan eri maailmasta mukavuuden puolesta, mutta Etelämantereelle saavutaan tutkimustyöhön tiedostaen, että mukavuuksia ei aina ole aivan kotiin verrattavissa määrin", viestitti Näränen Trollilta perjantaina.

"Koneet myös palvelevat eri tarkoitusperiä. Norjalaisten lentologistiikka on keskittynyt ihmisten kuljettamiseen, siinä missä ALCIlla iso paino on myös rahdilla, jota Iljushiniin mahtuu monin verroin enemmän kuin BusinessJetiin." 

Trollilta Iljushinin matkustajat ja rahti lennätetään paikallisilla syöttölennoilla eteenpäin eri tutkimusasemille. Tätä tarkoitusta varten tällä kaudella ALCIlla on käytettävissä yksi Basler BT-67 (modernisoitu DC-3), sekä de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter, joissa molemmissa on sukset alla. Näin koneet voivat laskeutua hyvinkin alkeellisille lentokentille.

Näräsen oli tarkoitus jatkaa matkaa viikonlopun aikana tai viimeistään nyt maanantaina Baslerilla saksalaiselle Neumayer 3 -asemalle, jonne jätettiin neljätoista Alfred Wegener Instituutin tutkijaa ja logistikkoa, ja josta otettiin kyytiin suomalaisten sinne jättämää rahtia.

Tämän jälkeen oli tarkoitus lentää eteenpäin mahdollisimman nopeasti Basen-vuorelle, jolla Suomen tutkimusasema Aboa sijaitsee.

Siitä, miten matka on sujunut, ei tätä kirjoitettaessa ole vielä tietoa. Matkan sujuminen riippuu sääolosuhteista, jotka ovat olleet tammikuun puolivälissä lentotoiminnan kannalta hankalat koko läntisellä Kuningatar Maudin Maalla. 

Koko retkikunta palaa Suomeen yhdessä noin kuukauden kuluttua. Suunnitelman mukaan kahdeksanhenkinen joukko lentää ensin Basler-kyydillä Novolazarevskayalle ja sieltä Iljushinilla Kapkaupunkiin. Takaisin Suomessa on tarkoitus olla 14. helmikuuta.

Näränen jatkaa Aboalla Paikkatietokeskuksen (ent. Geodeettinen laitos) 1991 aloittamaa Etelämantereen maannousututkimusta.

Tutkimuksessa tehdään painovoimamittauksia aikasarjana. Yhdessä tarkkuus-GPS-mittauksien ja maannousun mekanismien analysoinnin kanssa voidaan tiedoista tehdä mallinnus koko Antarktiksen maannoususta.

Painovoimamittausten lisäksi tutkitaan mittapisteen stabiilisuutta erilaisin geodeettisin menetelmin, jotta voidaan olla varmoja siitä, että paikalliset muutokset eivät vaikuta aikasarjaan. Samaan tapaan tutkimuksessa mitataan paikallisten jää- ja lumikenttien pinnanmuotoja, jotta paikalliset massanliikunnat voidaan ottaa huomioon aikasarja-analyysissä.

Edellisillä mittauskampanjoilla ollaan jo havaittu, että Aboan lähiympäristössä lumikenttien korkeudet voivat vaihdella jopa useita metrejä vuotuisesti. Vaihtelu on tarpeeksi suurta, jotta sillä on vaikutusta myös paikalliseen painovoimaan.

Pinnanmallinnukseen Näräsellä on tällä kaudella mukana myös ensimmäistä kertaa Paikkatietokeskuksen Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen osastolla kehitetty liikuteltava laserskanneri, jolla voidaan nopeasti muodostaa tarkka 3-D malli isoistakin alueista. Näräsen tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa nelivuotista Gravlaser -tutkimushanketta.

Retkikunta rentoutuu

Aboa on Suomen tukikohta Etelämantereella

Suomen Etelämanner-tutkimusasema Aboa sijaitsee Kuningatar Maudin maalla noin 130 kilometrin päässä rannikolta ja noin 5000 kilometrin päässä Etelä-Afrikan Kapkaupungista. Tutkimusasema on rakennettu vuonna 1988. 

Oman tutkimusaseman rakentamisen jälkeen Suomesta on tehty tutkimusmatkoja Etelämantereelle säännöllisesti. Tutkimusaiheet ovat liittyneet mm. meri- ja rakennetekniikkaan, merentutkimuksen eri aloihin, ilmatieteisiin, geologiaan ja geofysiikkaan. 

Suomessa Etelämanner-logistiikka Finnarp ylläpitää tutkimusasema Aboaa ja järjestää Suomen Etelämanner-tutkimusohjelman hankkeiden kenttätyöt. 

Ilmatieteen laitoksella toimiva logistiikkaryhmän tehtävä Etelämanner-tutkimusmatkojen järjestäminen, tutkimusasema Aboan ylläpito ja tutkijoiden tukeminen Etelämantereella työskennellessä. Tutkimusmatkoilla ollaan joka vuosi muutaman kuukauden ajan marras- ja helmikuun välisenä aikana, jolloin Etelämantereella on kesä ja pakkanen pysyy yleensä -15°C:n lämpimämmällä puolella. 

Aboa tarjoaa hyvät työ- ja asuintilat 12 hengen retkikunnille. Tilapäisesti asemalle mahtuu majoittumaan 18 henkilöä. 

"Retkikunnan työ on vaativaa Etelämantereella. Useamman kuukauden viettäminen Etelämantereella kaukana muusta maailmasta on vaativaa", kertoo retkikuntaa johtava Mika Kalakoski.

"Siksi matkaan lähtevien retkikuntalaisten sopivuutta tutkimusmatkalle arvioidaan mm. psykologisella testillä."

Tutkimusryhmässä on mukana aina kokki ja lääkäri – molemmat ovat tärkeitä retkikunnan toiminnan ja terveyden kannalta.

"Etelämantereella ei näy televisio, eikä siellä toimi internet tai puhelin. Satelliittijärjestelmän välityksellä voi lähettää ja vastaanottaa sähköpostiviestejä, mutta sekin on hidasta. Vettä suihkuihin ja juomavedeksi saadaan läheiseltä jäätiköltä tai lunta sulattamalla", kertoo Kalakoski arjesta Aboan tutkimusasemalla. 

Lisää Aboasta voi lukea alla olevista Tiedetuubin jutuista tai suoraan Finnarpin nettisivuilta.

Puijon hyppyrimäen lumetus näkyy avaruuteen

Puijon hyppyrimäen lumetus NASAn satelliitin näkemänä
Puijon hyppyrimäen lumetus NASAn satelliitin näkemänä

Yleisesti ottaen pilvet jäähdyttävät ilmastoa, mutta erityisesti vettä sisältävät arktiset pilvet toimivat päinvastoin ja vaikuttavat merkittävästi arktisten alueiden sulamiseen. Näin kertoi professori Hanna Vehkamäki Helsingin yliopistosta eilen Tieteen päivillä.

Vehkamäki tutkii arktisten pilvien muodostumista ja niin sanottua jäänukleaatiota, eli ilmiötä, jossa kaasuun muodostuu nestemäisiä tai kiinteitä hiukkasia, aerosolihiukkasia, jotka muodostavat jääkidepilviä. 

Esimerkki tästä on otsikkokuvassa: siinä näkyy satelliitin kuvaamana jääkidepilven synty Puijon hyppyrimäen lumetuksen tuottamisen jäätymisytimien seurauksena.

Lumetuspilvi on vain osa kokonaisuutta, sillä tutkimuksen tavoitteena on luoda mahdollisimman tarkka kuvaus arktisten pilvien muodostumisesta ja ominaisuuksista ilmastomalleja varten. Sen puitteissa koetetaan selvittää seikkaperäisesti mitkä hiukkastyypit ovat merkittäviä jään synnylle ja siten arktisten pilvien ominaisuuksille, ja miten hiukkasten pitoisuuden muuttuvat arktisen ilmaston muuttuessa. 

Arktisen ilmakehän hiukkasten pitoisuudet ja hiukkasten tehokkuus jääkiteiden muodostumisessa tunnetaan huonosti.

”Ilmastomallit vaativat tarkkaa kuvausta myös pilvien olomuodosta. Jääkiteet ja vesipisarat tarvitsevat tiivistymisytimen muodostuakseen, joten lämpötilan ohella aerosolihiukkasten ominaisuudet määräävät pilvien olomuodon, pilvipeitteen määrän ja säteilyominaisuudet”, sanoo Vehkamäki. 

Vielä ei tunneta sitä, miten jää molekyylitasolla syntyy hiukkasten pinnoilla.

”On arveltu, että keskeistä on hiukkasen pinnan kiderakenne. Mikäli rakenne on hyvin samanlainen kuin jäällä, pinta järjestää vesimolekyylejä jään muodostumisen kannalta suotuisasti. Tämä on havaittu molekyylisimulaatioissa todeksi yksinkertaisilla malliaineilla ja pilvien keinotekoisessa kylvämisessä, kuten Pekingin olympialaisissa 2008 käytetyillä hopeajodidihiukkasilla.”

Selitys ei kuitenkaan toimi kaikille hyviksi jääytimiksi havaitulle aineille. Kokeiden mukaan erilaiset maasälpää sisältävät mineraalipölyt ovat merkittävin jäätä ilmakehässä muodostava hiukkastyyppi, mutta niiden pintarakenne ei muistuta kovin läheisesti jään rakennetta.

”Simulaatioiden mukaan puhdas maasälpäkide ei toimi käytännössä lainkaan jääytimenä. Tuoreissa kokeissa on havaittu, että jääkiteen synty ei ala tasaisilta pinnoilta vaan salaisuus on pinnan mikroskooppisessa epätäydellisyydessä, pinnan molekyylikokoluokan koloissa ja porrasrakenteissa”, Vehkamäki kertoo.

Lumetuksessa käytettyjen Snomax-jääytimienkin proteiinien tehokkuutta selittää pelkkää jään kaltaista rakennetta monimutkaisempi mekanismi.

Vehkamäen johtamassa nelivuotisessa, Suomen Akatemian rahoittamassa Arktisen akatemiaohjelman hankkeessa etsitään kokeiden ja simulaatioiden yhteistyöllä läpimurtoa jään synnyn ymmärtämiseksi.

”Ongelman ratkaisu vaatii uusien menetelmien kehitystä ja luovaa yhdistelemistä, koska hiukkasen pinnan ja sen päälle syntyvän jään muodostama kokonaisuus on aivan liian suuri mallinnettavaksi tarkimmilla kvanttimekaanisilla menetelmillä, mutta ratkaisu piilee pienissä yksityiskohdissa, joita ei voi kuvata karkeammilla malleilla.”

Kun hyvän jäänmuodostuksen salaisuutta ymmärretään paremmin, saadaan tarkempia sääennusteita ja tiedetään, miten muutokset kasvillisuudessa sekä meren ja maaperän hiukkasten tuotannossa muuttavat pilvien jäätymistodennäköisyyttä.

”Ilmastonmuutos tuottaa lisää hiukkasia arktiseen ilmakehään, mikä lisää jääkiteiden syntyä, mutta toisaalta sitä seuraava lämpötilan nousu heikentää sitä. Se, lisääntyvätkö vai vähenevätkö jääpilvet ilmaston muuttuessa, riippuu pienen pienistä yksityiskohdista.”

Juttu on lähes suoraan lainattu Suomen Akatemian tiedote. 
Otsikkokuva: NASA Worldview/Ilmatieteen laitos/Antti Lipponen. 

Inhoatko kielioppia? Tutkija kertoo miten opettaja voi muuttaa vihan rakkaudeksi.

Melkeinpä kaikki sanovat kieliopin pänttäämisen olevan joko ikävää tai jopa inhottavaa. Emme tiedä onko dosentti Kaisu Rättyä ollut poikkeus, mutta hän on tutkinut kieliopin opetusta ja kertoo mitä tulevat opettajat voivat omassa opetuksessaan tehdä toisin, jotta kieliopin opetus olisi mielekästä.

Helsingin yliopiston lähettämä tiedote kertoo, että kieliopin käsitteitä olisi parempi oppia ymmärtämään niiden käytön ja sisällön kautta eikä opettelemalla ulkoa sana- tai lyhenneluetteloita. Kaisa Rättylä ehdottaa väitöstutkimuksessaan vallankumouksellista ideaa: opettajat voisivat sopivien tehtävien puuttuessa luoda niitä itse!

Rättylän mukaan mielekäs kielitiedon opettaminen pohjautuu ensinnäkin sellaisten opetusmenetelmien käyttöön, joissa ymmärretään käsitekokonaisuuksien muodostumista. 

Toiseksi oppimistehtäviin, joiden oppimistavoitteissa ymmärretään erilaiset tiedon lajit ja joissa oppilas saa palautetta omasta osaamisestaan. 

Kolmanneksi oppimistavoitteet olisi hyvä esittää laajoina kokonaisuuksina. Mielekkäässä kielitiedon oppimisessa aiemmin opittua hyödynnetään jatkuvasti monipuolisesti ja edellä opittu on pohjana seuraavien luokka-asteiden oppimisessa. Oppilas ja opettaja saavat reaaliaikaista palautetta oppimisprosessista, jolloin on mahdollisuus päästä kiinni käsitteellisen muutoksen vaiheisiin ja mahdollisiin väärinymmärryksiin.

Millainen on hyvä kielimaikka? 

Tutkimuksen kertoo mitä osa-alueita opettajan tulisi hallita ryhtyessään opettamaan kielitietoa ja kielioppia oppilaille.

Hänellä on oltava riittävästi tietoa kielitieteellisistä käsitteistä ja niiden käytöstä kielen rakenteita ja pidempiä tekstejä tarkasteltaessa. Hänellä täytyy myös olla käsitys opettamisesta ja oppimisesta yleensä sekä siitä, missä yhteydessä kieliopin osa-alueita opetetaan ja kenelle.

Ennen kaikkea opettajan on hallittava kielitiedon opetukseen liittyvä erityistietous, joka rakentuu useammasta osasta.

Oppilaiden ennakkotiedot ja -käsitykset kieliopista on selvitettävä, jotta pystytään rakentamaan kokonaisuutta jo aiemmin opitun perustalle sekä hahmotettava oppilaiden mahdolliset virheelliset käsitykset.

Opettajan erityistietouteen kuuluu myös opetussuunnitelman ymmärtäminen ja se, miten kieliopin käsitteitä käytetään esimerkiksi tekstien kirjoittamisessa ja kirjallisuutta tulkittaessa. Opettajan kriittistä oppimateriaalitietoutta tarvitaan, kun pohditaan, millaiset tehtävät auttavat oppilaita ymmärtämään kielen rakenteita ja harjoittelemaan käsitteiden käyttöä. Käsitteellistä ymmärrystä ja soveltamistaitoa vaativien tehtävien puuttuessa opettaja voi luoda niitä itse.

Erityistietouden konkreettisimpana osana luokkahuoneessa näkyy se, miten opettaja hallitsee erilaiset menetelmät ja työtavat, joita opetuksessa ja oppimissuoritusten arvioinnissa voidaan käyttää. Opetuksen teoreettisten lähtökohtien, opetusmenetelmien ja arviointimenetelmien on oltava selkeässä suhteessa toisiinsa. 

Visualisointia ja kielentämistä

Rättylän tutkimus kohdistuu erityisesti kahteen opetusmenetelmään. 

Ensimmäisessä Rättyä tarkastelee kieliopillisia käsitteitä, selittää niiden merkityksiä ja käyttöä sekä avaa tehtävien ratkaisuja. Hän on tutkinut luokanopettajaksi opiskelevien kanssa sanaluokka- ja lauseenjäsenten opetuksen yhteydessä kielentämismenetelmän toimivuutta.

Toisessa menetelmässä kieliopin käsitteitä tarkastellaan isompien kokonaisuuksien osana, mikä poikkeaa nykyisestä tavasta opettaa yksittäisiä käsitteitä irrallaan isommista kokonaisuuksista ja toisteisesti eri luokka-asteilla. Käsitekategorioita ja käsitteiden suhteita voidaan hahmottaa piirtämällä ja ryhmittelemällä kaavioihin. Tällä tavoin esimerkiksi verbin aikamuodot tai adjektiivien vertailumuodot hahmotetaan kuuluviksi isoon sanaluokkakokonaisuuteen, jossa sanojen taipumista voidaan tarkastella laajemmin sen sijaan, että tunnistettaisiin ja alleviivattaisiin tekstistä esimerkiksi yksittäisiä komparatiivimuotoja. 

Rättyä on tutkinut visualisointimenetelmää sekä opettajaopiskelijoiden että 8.-luokkalaisten oppilaiden tuottamien aineistojen avulla.

Jos asia kiinnostaa enemmänkin, kannattaa lukaista sähköisesti e-thesiksessä saatavissa oleva tutkimus.

Juttu on Helsingin yliopiston tiedote hieman editoituna. Kuva: Wikipedia (käsitelty).

Kemiallinen joulukalenteri 21/24: Paperinen joulu

Kuva: Sheila Sund / Flickr
Kuva: Sheila Sund / Flickr
Paketteja avataan ja paperia tulee
Kuva: JodiMichelle / Flickr
Kuva: Lee Ruk / Flickr

Paperi on varsin arkinen asia, mutta yhtä kaikki varsin tärkeä osa joulua. Lahjat paketoidaan joulupaperiin ja pöytiin katetaan joulukuvioisia servettejä. Paperimassapallerot ja paperiset lumihiutaleet hoitavat koristeiden virkaa. Postissa kulkee eessuntaas paperisia kirjeitä, kartonkikortteja ja pahvilaatikoita.

Sana "paperi" juontaa juurensa toisesta läheisestä kirjoitusmateriaalista, papyruksesta. Kaislakuituihin perustuvaa haurasta materiaa käytettiin Egyptin alueella jo noin 5000 vuotta sitten. Varsinainen paperin valmistus kehitettiin Kiinassa ajanlaskumme alun jälkeen ja levisi sieltä hitaasti arabimaihin ja edeellen Afrikan kautta Eurooppaankin.

Paperimassan valmistus on periaatteessa hyvin yksinkertaista. Paperin pääosa tulee lähinnä puukuiduista (vaikka mm. olki-, puuvilla- ja hamppupapereitakin on tarjolla). Kuoritut puunrungot pienitään hakkeeksi, josta tehdään paperin pohjamassaa. Se hoituu joko kemiallisesti tekemällä sellua (esim. keittämällä haketta vaikkapa valkolipeässä) tai mekaanisesti jauhamalla puun hiokkeeksi tai vielä lujemmaksi hierteeksi.

Sellua tehtäessä puusta liukenee pois monia aineita (pääosin ligniiniä), mutta mekaanisissa massanvalmistustavoissa puutavaraa ei juuri häviä, sen muoto vain muuttuu. Perusmassaan lisätään lopuksi paljon vettä, minkä jälkeen mönjä on helpommin levitettävissä prässiin. Veden poiston (puristelun ja kuivatuksen) jälkeen paperi onkin sitten jo periaateessa valmista käytettäväksi.

Kasvikuitujen lisäksi papereihin sekoitetaan eri vaiheissa mm. liima-aineita, pinnotteita, sekä monenlaisia mineraaleja (esim. liitua tai kaoliinia). "Kivisimmissä" paperilaaduissa mineraalipitoisuus voi nousta kymmeniin prosentteihin. Sellaisten polttamisessa syntyy tuhkaa paljon normaalipaperia enemmän.

Lisätyillä aineilla paperin pinnasta tehdään juuri oikean värinen ja kiiltoinen, ja massasta saadaan vähemmän painomusteita imevä. Mineraaleilla myös pidennetään paperin elinkaarta.

Paketteja avataan ja paperia tulee

Erilaisia paperituotteita on kymmeniä jos ei satoja.

Leivinpaperia esimerkiksi saadaan aikaan liottamalla massaa rikkihapossa tai sinkkikloridissa, jolloin aine osaksi sulaa ja hyytelöityy, ja pinnasta tulee erittäin tiheä, lämmönkestävä ja tarttumaton.

Kartonki taas on paksua ja jäykkää paperia (yli 125 g/m2), joka koostuu useimmiten kerroksista monia erilaisia paperilaatuja. Sitä käytetään pakkaamiseen ja kestäviin painotuotteisiin.

Pahvissa taas on useita kerroksia erilaisia kartonkeja, ja on siksi painavampaa (yli 250 g/m2).

Paperi on hyvin kierrätettävissä. Suomessa uudelleenkäyttö on pyörinyt jo 1920-luvulta asti. Nykyisin jopa 75 % kierrätettävästä paperista päätyy toiselle kierrokselle. Keräyspaperia kertyy vuodessa noin 750 000 tonnia, eli noin 5 % paperiteollisuuden kokonaiskuidun tarpeesta. Kierrätysmateriaaleista tehdään lähinnä sanomalehti- ja talous/wc-papereita.

Kuva: JodiMichelle / Flickr
Kuva: Lee Ruk / Flickr

Joulun aikaan kannattaa muistaa, että kauniit lahjapaperit eivät sovi kierrätykseen. Niissä mustemäärät ovat aivan liian suuria kierrätysprosessissa poistettavaksi, etenkin kun jouluna samaa tavaraa tulisi melkein joka kodista. Jotkut paperit ovat myös käytännössä alumiinisia. Paketoinnissa kannattaakin suosia innovatiivisesti omaperäisiä ja kierrätyskelpoisia ratkaisuja.

Sama juttu on myös ruskeiden paperikassien, kartongin sekä pahvien kanssa: ne eivät ole kierrätettävissä normipaperin joukossa. Tämä johtuu ensisijaisesti kuidun väristä: Jos pahvinsekaisesta uusiopaperista tehtäisiin vaikkapa sanomalehtiä, ruskeat läikät haittaisivat pahasti lukukokemusta.

Kartonkien yhteenlintatuista erilaisista paperilaaduista jotkut voivat myös olla sopimattomia kierrätysprosessin kanssa.

Jos talossa ei satu löytymään omaa paperin ja kartongin kierrätysmahdollisuutta, yleiset kierrätyspisteet löytyvät kätevästi karttapalvelusta.

Alla on vielä Stora Enson tuottama video siitä, miten pakkauskartonki syntyy.

Otsikkokuva: Sheila Sund / Flickr
Muut kuvat: Lee Ruk / JayneAndD / JodiMichelle / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 20/24: Joulusiivouksen taikaa

Kuva: Gail Frederick / Flickr
Kuva: Gail Frederick / Flickr
Lapsi sottaa

Tänään joulukalenterissa pohditaan joulusiivouksen ongelmia. Pesuaineita kun löytyy kaupoista lukemattomia, mitä niistä pitäisi käyttää mihinkin? Marttoja lainaten "kodin siivouksessa pärjää kuitenkin melko pienellä valikoimalla".

Pesemiseen tarvitaan aina neljää perustekijää: sopivaa lämpötilaa, kemiaa (eli pesuainetta), liikettä (eli hankausta ja aineen levitystä), sekä riittävästi aikaa. Jos yhtä on liian vähän, toista tarvitaan vastaavasti enemmän.

Pesuaineet ovat nykyisin varsin erikoistuneita. Pyykinpesuaineet on suunniteltu niin, että pesevät ainesosat tunkeutuvat tekstiileihin. Astioiden pesussa taas on tärkeää, että pesuaine pystyy irrottamaan hyvin rasvalikaa. Väärään tarkoitukseen tarkoitettujen aineiden käyttäminen voi helposti johtaa katastrofiin. Video käynee esimerkistä:

Pesuaineet voi jakaa happamuuden mukaan kolmeen luokkaan: Yleispuhdistusaineet ovat neutraaleja tai hieman emäksisiä, rasvaa kunnolla poistavat aineet ovat emäksisempiä, saostumien poistoon taas sopivat happamat aineet parhaiten. (Happamuuden ja pH-arvon merkityksestä lisää vaikkapa täältä.)

Rasvaa pesevien aineiden molekyyleissä on yleensä kaksi päätä: yksi hakeutuu vesimolekyylien luo, toinen taas hylkii niitä. Rasvaisessa ympäristössä pesuaineen vettä hylkivä pää liittyy mielellään rasvamolekyyleihin, samalla kun vesihakuinen pää pitää koko letkan liuoksessa kiinni. Näin rasvat repeytyvät irti vaikkapa astioista.

Puhdistusaineista löytyy myös veden pintajännitystä alentavia tensidejä. Samalla tensidit pilkkovat ja irroittavat likaa, aivan kuin entsyymit ja liuotinaineet, kuten vaikkapa alkoholit. Mikrobeja tuhoavat desinfiointiaineet taas voivat olla melkein mitä vain aineita, jotka ovat jostain syystä myrkyllisiä pieneliöille (ja usein suuremmillekin). Tällaisia ovat mm. kloori- tai ammoniumyhdisteet, alkoholit ja peroksidit.  Pesuaineisiin sekoitetaan myös muita aineita, jotka vaikuttavat väriin ja hajuihin, säilyvyyteen, sekä joskus myös rajoittavat puhdistavien aineiden liian innokasta toimintaa.

Tavallisilla ihmeaineilla pääsee pitkälle

Monet keittiöstä löytyvät ruoka-aineet käyvät yllättäen puhdistukseen. Ne kuuluvat myös kaikkein ympäristöystävällisimpiin puhdistusaineisiin.

Esimerkiksi sokeri ja suola toimivat oivina mekaanisina hankausaineina. Ne tosin voivat naarmuttaa herkempiä pintoja.

Monet lievästi happamat elintarvikkeet toimivat puhdistuksessa oivasti. Esimerkiksi sitruuna toimii pinttyneisiinkin tahroihin lasi- tai laattapinnoilla. Piimällä saa poistettua ainakin home- ja ruohotahroja tekstiileistä, ja kivennäisvesi auttaa viini- ja veritahroihin. Etikan monikäyttöisyyttä käsittelimme jo muutama päivä sitten.

Jalometallien kuten vaikkapa hopealusikoiden hapettumat häviävät vesiliuoksessa. Kun puhdistettava esine pistetään veteen jonkin vähemmän jalon metallin palasen kera, vedessä lilluvat ionit siirtävät hapettumat turhempaan mötikkään. Hommaa voi tehostaa sähköllä pakottamalla. Ionien määrää taas voi helposti kasvattaa lisäämällä veteen soodaa, leivinjauhetta, sitruunahappoa tai suolaa. (Suolaa käytettäessä kannattaa huolehtia tuuletuksesta, sillä sen kloori vapautuu ilmaan myrkyllisenä kaasuna.)

Pöytähopeat saa kiiltäviksi myös fluorihammastahnalla. Aine levitetään, annetaan vaikuttaa, ja lopulta pestään pois. Harjata ei kannata, sillä sekä harja että tahnan kiteet voivat naarmuttaa pehmeitä jalometalleja.

Lapsi sottaa

Kinkkurasvat uunin pohjalla

Eräs kodin ongelmallisimmista putsattavista on uuni. Se on kovassa käytössä etenkin joulun aikana. Pohjalle tirskuneesta kinkkurasvasta ja pelliltä tippuneista piparkakkutaikinoista voi kertyä uuniin pian tiukasti kiinnipalanut kerros.

Kaikkein paras keino on käyttää kansia ja uunipeltejä niin, ettei tavaraa pääse roiskumaan seinämiin. Jos niin kuitenkin käy, mahdollisimman nopea puhdistus paistamisen jälkeen (uunin hieman jäähdyttyä) voi pelastaa tilanteen. Marttojen ohjeen mukaan puhdistus hoituu helposti vedellä mäntysuovalla, suolalla ja soodalla.

Pinttyneimpiin uunin ruuanjämäkerrostumiin toimivat kuitenkin lähinnä vain uuninpuhdistusaineet. Ne ovat yleensä voimakkaan emäksisiä ja siksi ihoakin syövyttäviä. Kannattaa myös muistaa, että uunin seinien mekaaninen rapsuttelu tai kova hankaus voivat olla hyvin huonoja ideoita. Maalin vaurioituessa seuraava lika jämähtää entistä tiukemmin seinämiin.

Puhdistusaineita hankkiessa ja käyttäessä kannattaa aina miettiä muutamaa asiaa: Tarvitseeko ainetta oikeasti, ja mitä ainetta sitä lopulta hommaan hankkii. Oston mukana tekee aina kannanoton terveyden ja turvallisuuden, sekä myös luonnon suhteen.

Joidenkin aineiden kohdalla jo valmistus on suuri rasite ympäristölle, ja joitain ei pystytä poistamaan jätevesistä käytännössä ollenkaan. Ympäristölle haitalliset klooratut, desinfioivat, antibakteeriset ja liuottimia sisältävät aineet eivät useinkaan ole tarpeen, vaikka mainokset niitä kehottavatkin ostamaan. Pahimmat puhdistusaineet ovat käytännössä ongelmajätettä.

Useimmiten se miedompi vaihtoehto riittää, eikä aineita tarvitse silloinkaan lorotella yli annosteluohjeen. Vastoin yleistä harhaluuloa, ohjetta vahvempi pesuliuos ei yleensä tee jäljestä tippaakaan puhtaampaa.

Joulusiivouksen tiimellyksessä kannattaa aina muistaa, että joulun on tarkoitus olla ilon juhla. Pölykoira tai pari eivät sitä pilaa (ei niitä kukaan edes huomaa). Stressi ja hosuminen saattavat hyvinkin onnistua juhlatunnelman latistamisessa.

Joillekin tosin joulusiivous ja kaikki muu jouluun valmistelu taas ovat olennainen osa joulua, joten mitäpäs me olemme neuvomaan...

Lisää tietoa: MartatTeknokemiaEviraSiivous.info

Otsikkokuva: Gail Frederick / Flickr
Muut kuvat: Thomas / Otama / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 19/24: Teemme tulta 1800-luvun tapaan

Kuva: Emilio Küffer / Flickr
Kuva: Emilio Küffer / Flickr
Nuotio
Savua
Savua
Savua
Vielä savua ja sammunut tulitikku

Kynttilät ja lumoava takkatuli kuuluvat erottamattomasti joulun tunnelmaan. Niiden käyttöön liittyy erottamattomasti eräs tärkeä mutta lähes huomaamaton keksintö 1800-luvulta.

Tämän päivän joulukalenteriluukusta löytyy tulitikkuja.

Tikkujen historia alkoi vuonna 1805, kun ranskalainen Jean Chancel keksi valmistaa itsesyttyviä puutikkuja. Ne päällystettiin kaliumkloraatin, kumin ja sokerin sekoituksella ja syttyivät rikkihappoon dippaamalla. Tätä ennen tulen sytyttämiseen oli käytetty tuluksia, tulipumppuja, vanhoja hiiliä, taulakääpiä, suurennuslaseja sekä kaikenlaisia muita nykyajan survival-ohjelmistakin tuttuja tapoja.

Näin siis länsimaissa. Rikkipäällysteisten tikkujen toiminta tunnettiin Kiinassa vähintään tuhatkunta vuotta aiemmin.

Nuotio

Chancelin tikkuja seurasivat vuosien varrella monet keksinnöt, kuten fosforilla, hiilipölyllä, erilaisilla vahoilla, rikkihapolla ja puuvillalla päälystetyt tikut.

Kitkalla syttyvät tikut kehitettiin vuonna 1826, mutta niiden ongelmana oli liialllinen syttymisherkkyys. Minkä tahansa sopivan pinnan raapaisu – jopa toiset tikut – riittää leimahdukseen. Erityisen ongelmallista oli joissain tikuissa käytetty myrkyllinen valkoinen / keltainen fosfori. Sitä oli yhdessä tulitikkurasiassa riittävästi tappamaan ihminen tai pari.

Aineen käsittely tehtaissa myös aiheutti työläisille sairauksia, kuolioita ja etenkin leukaluiden syöpymiä. 1900-luvun alussa aineen käyttö tikuissa kiellettiin lähes maailmanlaajuisesti.

Nykymuotoiset turvatikut saivat alkunsa Ruotsissa jo 1844. Niissä sytytykseen tarvittavista kemikaaleista osa löytyy tikun vahapinnan alta ja osa tikkurasian kyljen raapaisupinnasta. Näin tikku ei juuri voi syttyä vahingossa. Suurin osa tikuista on nykyään juuri tällaisia turvatikkuja, mutta erikoistarkoituksiin valmistetaan yhä millä pinnalla vain syttyviäkin versioita.

Tässä on myös selitys sille, miksi ruotsalaisissa tikkuaskeissa (etenkin ulkomailla) lukee "alkuperäisiä ruotsalaisia tikkuja" ja mainitaan niiden olevan "turvatulitukkuja", "safety matches".

Nykytikun pään massa koostuu pääasiassa palavasta rikistä (tai antimonisulfidista), kaliumkloraatista sekä lasinsiruista. Kaliumkloraatti voimistaa palamista lisäämällä hapen tuottoa ja lasinsirut lisäävät kitkaa. Lisäksi mukana on aineita jotka säätelevät happamuutta ja pitävät massan koossa.

Raapaisupinnat taas ovat karhealla lasilla höystettyä punaista ja myrkytöntä fosforia. Tikun raapaisun yhteydessä siitä muuttuu pieni määrä valkoiseksi fosforiksi, joka leimahtaa kitkan kuumuudessa.

Savua
Savua
Savua

Suomessa valmistettiin tulitikkuja noin 150 vuoden ajan. Gottbergin Tulitikku-wapriikki perustettiin vuonna 1842 Helsingin keskustaan. Suomen suurimmaksi kasvanut Porin tulitikkutehdas sai alkunsa vain muutamaa vuotta myöhemmin ja jatkoi toimintaansa aina vuoteen 1987 asti. Matkan varrella Suomessa ehti toimia yli sata tikkutehdasta. Kaikkein viimeisin oli Vaajakoskella toiminut Finn-Match. Se lopetti toimintansa 1995.

Ainoita jäljellä olevia suomalaisia tulitikkutuotteita taitavat olla yrityslahjoiksi sopivat palvelut, joissa tikkurasioihin voi painattaa haluamansa kuvan.

Nykyisin tulitikut tuodaan meille ulkomailta, tyypillisesti Puolasta, Ruotsista, Japanista, Venäjältä, Kiinasta tai Intiasta. Tikun puumateria on normaalisti haapaa tai poppelia, ja usein sen alkuperää on lähes mahdoton selvittää.

Halpojen aasialaisten tikkujen laatu ei aina oikein vakuuta. Joistain tippuu palavia kekäleitä, toiset katkeilevat kesken raapaisun, ja muutamat eivät vain suostu oikein syttymään.

Poltellaan sitten juttuja varovasti, jooko?

Otsikkokuva: Emilio Küffer / Flickr; muut kuvat: Barney Moss / Robert Cheaib / Flickr

Vielä savua ja sammunut tulitikku

Kemiallinen joulukalenteri 18/24: Valkoinen joulu vaikka väkisin

Kuva: Kathy
Kuva: Kathy
Natriumpolyarkylaatti

Ilmatieteen laitoksen lumikartan mukaan lunta on juuri nyt lähes koko maassa, paitsi lounaisosissa.

Tilastojen mukaan kuitenkin on hieman arpapeliä sattuuko jouluksi Etelä-Suomessa tulemaan lumipeite vai ei: lounais- ja etelärannikolla keskimäärin yksi kolmesta joulusta on lumeton, saaristossa jopa joka toinen. Vaikka lumettomuus on siis varteenotettava mahdollisuus, asiaa surkutellaan ja siitä kirjoitellaan hätääntyneitä lööppejä – etenkin kun lööppejä kirjoitellaan juuri maamme heikkolumisimmilla alueilla.

Ei kuitenkaan kannata vaipua epätoivoon! Tämän joulukalenteriluukun takaa löytyvät keinot tehdä joulusta valkoinen – vaikka vähän fuskaamalla.

Lumi on hötyistä jäätä. Se kiteytyy pilvesä ilmassa leijuvien epäpuhtauksien (pölyhiukkasten yms.) ympärille sopivassa lämpötilassa. Hiutaleenraakileet toimivat kiteytymisalustana muille vesipisaroille sekä vesihöyrylle, joten hiutale kasvaa nopeasti.

Kun massa on riittävän suuri, hiutale tippuu ja päätyy lumisateen osana maahan. Näin luonto siis hoitaa asian.

Keino 1: Sumuinen lumetus

Entä jos ulkona on pakkasta, mutta taivaalta ei vain sada mitään? Silloin tarvitaan vain vettä ja toimiva keino saada se lentämään ilmassa mahdollisimman pitkä matka pieninä pisaroina. Pisaroiden pinta-alan ollessa suuri vesi luovuttaa lämpöä ilmaan tehokkaasti ja ehtii näin jäätyä lumeksi ennen maahan osumista.

Helpointa on suihkuttaa vettä ilmaan puutarhaletkulla (optimi on 45º kulma). Jos pakkanen ei ole vielä kovin kova, letkun päähän tarvitaan vielä sumutin, johon voi vielä halutessaan liittää paineilman syöttösysteemin. Näin pisarat saadaan erittäin pieniksi.

Keino 2: Mpemban ilmiö

Mikäli pakkasta on paljon, mutta letkua ei varastosta löydy, voi kokeilla erikoisen Mpemban ilmiön toimivuutta. Sen mukaan kuuma vesi jäätyy tietyissä olosuhteissa nopeammin kuin kylmä. On yhä epäselvää, mikä ilmiön aiheuttaa. Todennäköisimmin syy on höyrystymisessä (joka vetää leijonanosan veden lämpöenergiasta itseensä), konvektiossa (vesi sekoittuu pisarassa tehokkaasti ja luovuttaa energiaa ilmaan), alijäähtymisen välttämisessä, tai jossain aivan muussa.

Homma hoituu lämmittämällä vettä kattilassa ja viskaamalla kuuma vesi pakkasilmaan. Ja heti perään tietysti kattilallinen kylmää vettä, täytyyhän tutkimuksella kontrolli olla. Hyvällä tuurilla maahan tippuu edes vähän niitä haluttuja jääkiteitä. Kustannustehokas keino tämä ei todellakaan ole.

 

Keino 3: Taistelu sulamista vastaan

Entä jos ulkona ei ole pakkasta? Jää ei pysy kauaa kiinteänä, joten nyt täytyy taistella aikaa vastaan. Lunta voi löytää kottikärryllisen lähimmän jäähallin pihalta, tai ehkä sitä saa riittävästi rapsuttelemalla pakastimen seinämistä. Kerätyn jäähilekasan pinta kyllä sulaa, mutta sisäosat pysyvät jonkin aikaa riittävän viileinä.

Jos mikään muu ei auta, eikä musta joulu tule kysymykseen, turvaudutaan vilunkipeliin. Täytyy saada ainetta, joka näyttää ja tuntuu lumelta, vaikkei sitä ole.

Keino 4: Natriumpolyarkylaatti, se oikea väärä lumi

Suuri osa suomalaisista on tietämättään nähnyt natriumpolyarkylaattia. Se on nykyajan suosituin keinotekoinen "lumi", jota käytetään esimerkiksi filmituotannoissa sekä kauppojen jouluikkunoiden elävöittäjänä. Omaan käyttöön sitä saa ostettua muutaman suomalaisyrityksenkin nettimyynnistä, tai kaivamalla lasten kertakäyttövaippojen uumenista (opastava video alla).

Aineen toiminta pohjautuu sen imukykyyn. Natriumpolyarkylaatti voi varastoida kiderakenteensa uumeniin jopa 40 kertaa massansa verran vettä. Syntyvä mönjä sekä näyttää että tuntuu jokseenkin aidolta lumelta. Sitä voi tarvittaessa pakastaakin, ainakin hetken.

Vastaavia imukykyisiä muoveja on muutamia muitakin, mutta tämä on yleisin.

 

Natriumpolyarkylaatti

 

 

Keino 5. Ruokasooda ja muut kotikonstit

Keinotekoista lunta voi toki häärätä ihan kotoisistakin aineksista. Paras kotikonsti on lisätä ruokasoodaan vettä hitaasti ja hyvin sekoittaen. Näin saa lähes aidon näköistä lunta. Veden sijasta voi käyttää myös partavaahtoa, jos haju vain ei haittaa.

Talouspaperia silppuamalla saa lisähöttöä, jota voi sekoittaa soodalumen joukkoon riittävän kuohkeuden aikaansaamiseksi.

 

Hyviä hiihtokelejä!

 

 

Otsikkokuva: Kathy

Kemiallinen joulukalenteri 17/24: Hajusintti ja muut joulukukat

Hauska postikortti (kaasunaamareita ja hyasintti)
Hauska postikortti (kaasunaamareita ja hyasintti)
Tuoksuaineita

Kreikan mytologiasta löytyy nuorukainen nimeltään Hyakinthos. Hän oli jumala Apollonin rakastaja/rakastettu, joka kuoli ikävässä kiekonheitto-onnettomuudessa.

Päivän kuva

Joissain tarinan versioissa kerrotaan, että tapaturman takana oli mustasukkaisen tuulen jumala Zefyr(os)in aiheuttama äkillinen puhuri – tämä kun tavoitteli myös komean nuorukaisen huomiota.

Olipa tragedian syy mikä tahansa, Apollo ei halunnut kumppaniaan Manalaan, vaan loihti tämän verestä kukan, jonka terälehdille vielä vieritti kyyneleen muistoksi surustaan.

Tarussa syntynyt kukka tosin taisi olla ihan muu kuin nykyisin tuntemamme hyasintti. Nykytietämys veikkaa sen olleen kurjenmiekkapikkusinililja tai jokin vastaava. Linné virallisti nyky-hyasintin nimen vuonna 1753. Kukka oli nimetty Hyakinthoksen muistoksi jo aiemmin.

Hyasintti (Hyacinthus orientalis) on Suomessa ja muuallakin länsimaissa suosittu joulukukka. Myös helmililjoja ja paria muutakin kasvisukua kutsutaan ulkomuotonsa vuoksi erheellisesti joskus (marja- tai rypäle)hyasinteiksi.

Hyasintti on alunperin kotoisin Lähi-idän pohjois- ja itäosista. Nykyään sitä viljellään laajalti koristekasvina.

Hyasintin sipulit ovat oksaalihapponsa vuoksi hieman myrkyllisiä. Vaikka aine on eräs voimakkaimmista orgaanisista hapoista, se aiheuttaa todellisia ongelmia vain nieltynä. Hyasintin sipulien normaalista käsittelystä voi saada enintään iho-oireita.

Allergikot ovat usein hyvin herkkiä hyasintin hajulle.

Hyasintissa huomioitavaa on myös sen varsin voimakas tuoksu. Joidenkin mielestä se on oikeaa joulun tuoksua kuusen odöörin kanssa, mutta toiset taas kiikuttavat kukat saman tien ulos tai parvekkeelle.

Mistä tulevat hyasintin ja muiden kukkien tuoksut?

Vähemmän yllättäen tässäkin on takana kemia ja varsin monimutkainen kemian osa-alue: tuoksujen ja aromien kemia. Aromi ei ole koskaan vain yhdestä aineesta kiinni, vaan maut ja hajut ovat aina useiden aineiden yhteisvaikutuksia, jotka jokainen maistaa ja haistaa hieman eri tavalla.

Kukat tuottavat voimakkaita aromeja, koska ne haluavat houkutella hyönteisiä luokseen. Voisi sanoa, että niiden tarkoituksena onkin olla kauniita ja tuoksuvia, ja juuri siksi ne sopivat erityisen hyvin koristeluun.

Vaikka aromit koostuvatkin lukuisista (yleensä) orgaanisista yhdisteistä, on kullakin kukkatyypillä muutamia niille luonteenomaisia aineita.

Tuoksuaineita

Ruusut

Ruusujen tärkein aromi on ruusuoksidi (C10H18O), jonka nenä pystyy haistamaan helposti, vaikka sitä olisi ilmassa hyvin vähän. Muut tärkeät yhdisteet ovat beta-damaskenoni ja beta-jononi (molemmat C13H18O).

Neilikat

Tärkeimmät yhdisteet ovat eugenoli (C10H12O2), beeta-kariofylleeni (C15H24), bentsoehappo (C6H5COOH) ja metyylisalisylaatti.

Orvokit

Olennaisin yhdiste orvokkien tuoksussa on jononit, joita on kovasti erilaisia hieman erilaisin ominaisuuksin. Niiden havaitseminen on omalaatuista, sillä hajureseptorimme tulkitsevat niiden tuoksun pysyväksi ja tavalliseksi, jolloin ne ikään kuin jättävät sen huomiotta. Samaan tapaan nenämme turtuu käyttämäämme arkihajuveteen, ja saatamme pulputtaa sitä ylenpalttisesti päällemme. Jononien tapauksessa nenä huomaa pian tehneensä virheen ja alkaa pian jälleen huomioida sen. Tuoksu siis katoaa ja tulee jälleen uudelleen.

Liljat

Kaksi yhdistettä yli muiden: (e)-beeta-okimeeni (C10H16) ja linaloli (C10H18O) sekä vähemmässä määrin oluesta tuttua myrseeniä ja eukalyptusöljyn vaikuttavaa ainetta eukalyptolia.

Hyasintit

Nyt pääaineita on kolme: okimenoli, nimensä mukaisesti hieman kanelilta vivahtava kanelialkoholi (C9H10O) ja hedelmäinen etyyli-2-metoksibentsoaatti.

Juuri kanelialkoholi on eniten hyasinttien tuoksussa monia häiritsevä ainesosa. Ihottumapotilaista vajaa 10 % ja valikoimattomasta väestöstä noin 2 % reagoi siihen ja aineen käyttö kosmetiikassa on kielletty.

Krysanteemit

Alfa-pineeni, eukalyptoli, kamferi ja borneoli. Alfa-pineeni (C10H16) on tärpätin pääainesosa ja siitä tulee myös kuusen – ja siis myös joulukuusen – tunnusomainen tuoksu.

Syreenit

Nyt listalla ovat (e)-beeta-okimeeni, syreenialdehydi ja syreenialkoholi.

Yllä oleva grafiikka kukkien tuoksumolekyyleistä on Compound Chemistry -nettisivulta, mistä kuvaa voi katsoa myös suurikokoisena (englanniksi).