hiilihappo

Kemiallinen joulukalenteri 10/24: Hiilihapollista sihijuomaa

La, 12/10/2016 - 06:15 Jarmo Korteniemi
Kuva: Edward Simpson / Flickr

Päivän kuvaJouluna itse kukin juo jotain kuplivaa juomaa, oli se sitten sitruunasoodaa tai muuta limonaadia, vissyvettä, olutta tai vaikkapa samppanjaa. Kaikista löytyy hiilihappoa, tämän päivän poksahtelevaa ainetta.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Hiilihappo on yhdiste, jota syntyy hiilidioksidin liuetessa veteen. Osa hiilihaposta jatkaa kemiallista kulkuaan, ja muuttuu vetyionin vaihdon kautta bikarbonaatiksi ja vetyioneiksi, ja edelleen osittain karbonaatiksi.

Vain 0,1–0,2 prosenttia liuenneesta hiilidioksidista yhdistyy veden kanssa hiilihapoksi, loppu pysyy veteen liuenneena hiilidioksidina. Kaikkien osasten välillä vallitsee tasapaino, joka riippuu hiilidioksidikaasun osapaineesta liuoksen yläpuolella.

Pullossa oleva juoma alkaa poreilla vasta avaamisen yhteydessä: Kun paine alenee äkillisesti, alkaa hiilidioksidi kaasuuntua. Sitä kerääntyy pullon sisäpinnan epätasaisuuksiin aina vain enemmän, kunnes kuplan koko saavuttaa "kriittisen massan". Kupla irtoaa ja nousee, mutta toimii itse edelleen nukleaatiopisteenä keräten yhä lisää kaasua itseensä. Siksi kuplat kasvavat matkalla pintaan ja kiihdyttävät vauhtiaan. Kun hiilidioksidin osapaine pienenee, myös hiilihapon määrä vähenee.

Oluen käymisessä nesteeseen muodostuu luontaisesti hiilidioksidia ja -happoa. Nykyaikaisessa prosessoinnissa aineet kuitenkin ehtivät usein poistua ennen tuotteen lopullista pullotusta. Tämän vuoksi oluisiin lisätäänkin jälkikäteen hiilidioksidia miellyttävän poreilun aikaansaamiseksi. Lisää oluen kuplimisesta ja vaahtoamisesta esimerkiksi Tiede-lehden artikkelissa.

Toisin kuin voisi luulla, hiilihappo ei ole epäterveellistä tai hampaille haitallista. Vaaraksi ovat juomista löytyvät monet muut hapot sekä ylenmääräiset sokeriannokset. (Yllättävää kyllä, olut ei ole haitallista happamuutensa takia, toisin kuin siiderit tai viini.)

Hiilihappo on myös osa ympäristöämme sekä myös omaa itseämmekin. Kehomme poistaa hiilidioksidia muuttamalla sen kuljetuksen ajaksi hiilihapoksi ja edelleen bikarbonaatiksi.

Ilmakehän voimakkaasti kasvaneesta CO2-määrästä osa on liuennut meriveteen. Ihmisen tuottamasta hiilidioksista sinne on päätynyt hieman alle puolet. Samalla siitä on syntynyt suuria määriä hiilihappoa ja edelleen (bi)karbonaatti-ioneja, mikä on johtanut meriveden happamoitumiseen. Keskimääräinen pH onkin jo muuttunut 8,25:stä 8,14:een viimeisen 250 vuoden aikana. Koska pH-asteikko on logaritminen, muutos tarkoittaa H+ -ionien määrän kasvua noin kolmanneksella lähtötilanteesta.

Otsikkokuva: Edward Simpson / Flickr

Päivän kuva 6.10.2013: Onnea kupliva mineraalivesi!

Su, 10/06/2013 - 01:23 Jari Mäkinen

.
Tänään 223 vuotta sitten saksalaissyntyinen Sveitsiin asettunut kelloseppä Jacob Schweppe tarjoili ensimmäistä kertaa keinotekoista mineraalivettä. Erilaisia vesiä oli jo aikaisemmin saatu läheistä, mutta vuonna 1790 esittelemällään tavalla Schweppe pystyi tekemään raikasta, kuplivaa mineraalivettä missä ja milloin vain.

Hiilihapotetun veden periaatteen kehitti jo aikaisemmin, vuonna 1767, Leedissä oluenpanija Joseph Priestley, joka laittoi vesiastian roikkumaan käyvän oluen yläpuolelle, jolloin oluen päälle muodostunut hiilidioksidikerros sai osan hiilidioksidista siirtymään veteen. Vesi maistui tämän jälkeen miellyttävältä, ja siitä tuli suosittua juomaa hänen ystäviensä parissa. Hän julkaisi keksinnöstään artikkelin "Veden parantaminen seisovan ilman avulla" – oluen päälle muodostunutta hiilidioksidikerrosta kutsuttiin seisovaksi ilmaksi, koska sen ei tiedetty sisältävän hiilidioksidia, mutta sen tiedettiin mm. tappavan hiiriä (koska ne tukehtuivat). Hän myös kehitti menetelmäänsä siten, että hän pystyi kehittämään itse seisovaa ilmaa pudottamalla rikkihappopisaroita kalkin päälle ja johtamalla ilman veteen.

Siinä missä Priestley käytti normaalia vettä, kehitti Schweppe tavan hiilihapottaa Geneven alueen lähteistä saatua luontaista mineraalivettä Priestleyn menetelmällä teollisesti. Schweppe perusti nimeään kantaneen yhtiön vuonna 1783, ja kun juoma meni hyvin kaupaksi, hän muutti vuonna 1792 Lontooseen ja jatkoi pirskahtelevan veden myymistä siellä. Liiketoimet eivät kuitenkaan onnistuneet, vaan hän teki vararikon kolmea vuotta myöhemmin ja palasi 1800-luvun alussa Geneveen.

Charles Darwinin isoisä Erasmus Darwin jatkoi Schweppesin juoman tuotantoa ja piti hänen nimensä yhtiön nimessä, ja siinä se on yhä edelleen. Juomavalikoima laajeni vuosien kuluessa ja yhtiön omistus on muuttunut, kunnes nyt tuotemerkki kuuluu Dr Pepper Snapple -yhtiölle ja se on osa suurta amerikkalaista Kraft -elintarvikeyhtiöjättiä.

Vaikka Schweppe olikin ensimmäinen teollisesti hiilihapotettua mineraalivettä tehnyt henkilö, kehitti nykyisin käytössä olevan tavan tehdä hiilihapotettuja juomia unkarilainen Ányos Jedlik: hiilihappo syötetään paineella nesteeseen, jolloin paitsi hiilihappoa siirtyy nesteeseen, siirtyy sitä kasvaneen paineen ansiosta normaalipainetta enemmän. Siten nesteessä on enemmän hiilidioksidia mitä siinä voisi olla normaalipaineessa, joten kun virvoitusjuomapullo tai -tölkki avataan, alkaa hiilidioksidi pulputa siitä heti pois.

Kuvassa on 1900-luvun alusta pulloja, joilla hiilihapotettua vettä (tai muuta juomaa) pystyttiin tekemään kotioloissa kätevästi. Soodasifonissa pienessä painekapselissa olevaa tai muuten tuotettua hiilihappoa johdetaan putkea pitkin nesteeseen, ja venttiilin kautta sitä voidaan suihkuttaa yläosasta lasiin. Pullon periaate keksittiin Ranskassa vuonna 1829 ja sifonit olivat suosionsa huipulla 1920- ja 1930-luvuilla ennen kuin valmiit, pullotetut virvoitusjuomat tulivat laajemmin markkinoille. Yhä edelleen joissain baareissa käytetään sifoneita drinkkien hiilihapottamiseen ja myydään niitä kotikäyttöönkin.

Kuvan pulloissa on huomiota herättävät juutalaismerkit siksi, että 1800- ja 1900-luvun taitteessa New Yorkissa juutalaiset maahanmuuttajat olivat tunnetuimpia sifonien valmistajia. Osa heistä oli muuttanut Yhdysvaltoihin Saksasta, missä hiilihapotettua mineraalivettä kutsuttiin laajasti Seltzer-vedeksi lähdevesistään tunnetun Selters -kylän mukaan.