Meera Senthilingam
Tällä viikolla kurkistus kemian laboratorioharjoittelijan elämään. Ja tätä muistelee Brian Clegg:
Brian Clegg
Koulun ja yliopiston välissä, kiiltävä uusi kemian A-tutkinto vyöni alla, vietin kesän työskennellen teollisuuslaboratoriossa. Alhaisimmasta päästä, työni olivat sellaisia, joita kukaan muu ei halunnut tehdä. Laboratoriomme tehtävänä oli testata rasvahappoihin erikoistuneen tehtaan saapuvia raaka-aineita. Pahin työ oli epäilemättä ”lumper bumper” – lempinimi, jonka alkuperästä ei ole varmuutta ja joka tarkoittaa sitä, että piti mennä ulos joka säällä ja kiivetä kemikaalisäiliöautojen päälle ottamaan näytteitä kuumasta sisällöstä. Parhaimmillaan se tarkoitti makean tuoksuista kaakaopähkinäöljyä ja pahimmillaan haisevaa talia. Näiden retkien jälkeen näytteenottovälineet liittyivät loputtomiin likaisten laboratoriotarvikkeiden kasoihin, jotka olivat myös minun vastuullani. Ja siellä sain tutustua hiilitetrakloridiin.
Lähde: ©
Hiilitetrakloridi oli tuohon aikaan lähes yleinen laboratoriopuhdistusaine. Heittelimme sitä huoletta ympäriinsä ja hyödynsimme tämän liuottimen kykyä liuottaa vaikeasti poistettavia aineita, kuten öljyjä ja rasvoja. Nyt katson taaksepäin hieman kauhuissani: nykyään tiedämme, että hiilitetrakloridi aiheuttaa hermosto- ja elinvaurioita, ja se saattaa hyvinkin olla syöpää aiheuttava aine.
Tämä yksinkertainen yhdiste, joka koostuu yhdestä hiiliatomista, johon on liitetty neljä klooriatomia, on huoneenlämmössä kirkas, väritön neste, ja siinä on huumaava, melkein hedelmäinen haju. Sitä valmisti ensimmäisen kerran vuonna 1839 Henry Victor Regnault, joka tunnetaan luultavasti paremmin fyysikkona, mutta aiemmin urallaan hän oli ahkera orgaanisen kemian tutkija. Hän otti kloroformin, joka on samankaltainen molekyyli, jossa on yksi vetyatomi kloorin sijasta, ja reagoi sen kanssa kloorikaasun kanssa hiilitetrakloridiksi. Nykyään lähtökohtana on yleensä helposti saatavilla oleva metaani – CH4 – ja runsaasti klooria, jota tuotetaan yleensä suolaveden elektrolyysillä.
Hiilitetrakloridille löytyi 1900-luvun alussa lukuisia käyttötarkoituksia. Erinomaisena liuottimena se oli ilmeinen tuote kuivapesuun. Tätä oudosti nimettyä prosessia (se on kuiva vain siinä mielessä, että siinä ei ole mukana vettä) käytetään sellaisten kankaiden puhdistamiseen, jotka vahingoittuisivat tavanomaisessa pesussa. Ensimmäiset kemiallisen pesun aineet 1800-luvun puolivälistä olivat bensiini ja petroli, mutta ne olivat kiusallisen helposti syttyviä, joten pyrittiin löytämään liuottimia, jotka pystyisivät tekemään työnsä, mutta jotka eivät syttyisi liekkeihin tai aiheuttaisi koneiden räjähdyksiä.
Lähde: ©
Hiilitetrakloridi vaikutti ihanteelliselta vaihtoehdolta. Se oli helposti ja halvalla valmistettavaa, ja se toimi hyvin, mutta kun huomattiin, että se oli myös erittäin myrkyllinen, se korvattiin 1930-luvulla tetrakloorieteenillä (joka tunnetaan kaupassa nimellä ”perc” sen vanhemman nimen perkloorietyleeni mukaan), joka on jatkanut käyttöä nykypäivään asti, joskin sekin on nyt korvautumassa, koska sen syöpää aiheuttavasta potentiaalista ollaan huolestuneita.
Hiilitetahappo (kuten sitä kutsuttiin laboratoriossa kiihkeästi nimellä tetraalihiilihappoetahappo) löysi tiensä myös pieniin palonsammuttimiin. Hienojakoinen suihke höyrystyi tulipalon kuumuuden vaikutuksesta ja sammutti tulipalon tukahduttamalla palamisreaktiot.
Lämpötilaspektrin toisessa päässä se auttoi monia varhaisia jääkaappeja tekemään työtään. Vaikka sitä alun perin käytettiin omana jäähdytysaineena, sen päärooli oli freonikaasujen, kuten diklooridifluorimetaanin, valmistuksessa. Tämä oli hiilitetrakloridin suurin teollinen käyttökohde, kunnes huomattiin, että tällaisilla kloorifluorihiilivetykaasuilla (tai CFC-kaasuilla) oli vakavia vaikutuksia otsonikerrokseen.
Erikoisinta lienee, että se oli myös postimerkkien keräilijöiden suosikki. Usein paperissa oleva vesileima on ainoa tapa erottaa varmasti toisistaan postimerkin variantit, joten postimerkkien keräilijät ovat aina olleet kiinnostuneita keinoista, joilla vesileimat saadaan paremmin näkyviin. Nykyään he käyttävät todennäköisesti erikoislamppuja, mutta aikoinaan muutamaa tippaa hiilitetrakloridia pidettiin erinomaisena keinona paljastaa vesileima paperia vahingoittamatta. Se poistaisi samalla jopa rasvanjäljet.
Lähde: ©
Hiilitetrakloridi vaikutti 1900-luvun alun käyttäjille jonkinlaiselta monikäyttöihmeeltä. Mutta säröt alkoivat näkyä. Höyryn hengittäminen sai työntekijät tuntemaan itsensä aluksi päihtyneiksi, sitten pahoinvoiviksi, huimaaviksi ja alttiiksi päänsäryille. Ajan myötä havaittiin, että altistuminen hiilitetrakloridille aiheutti vahinkoa keskushermostolle, ja suuret annokset heikensivät maksan ja munuaisten toimintaa. Äärimmillään se voi tappaa. On myös epäilty, että se on syöpää aiheuttava aine, vaikka tätä ei olekaan selvästi osoitettu.
Lisäksi hiilitetrakloridi voi muuttua fosgeeniksi, kun sitä kuumennetaan voimakkaasti. Tätä kaasua, joka tunnetaan vastaleikatun heinän hajusta, käytettiin tappavasti ensimmäisessä maailmansodassa. Fosgeeni estää proteiinit, jotka mahdollistavat hapen käsittelyn keuhkorakkuloissa, jolloin uhri jää ilman ilmaa ja kuolee. Niinpä hiilidioksidisammuttimista tuli tahattomia kemiallisia aseita. Ja kaiken kukkuraksi, koska se on osallisena otsonikerroksen tuhoamisessa, se vahingoittaa ympäristöämme sekä terveyttämme.
Nämä ongelmat ovat johtaneet siihen, että hiilitetrakloridin käyttö on vähentynyt valtavasti. Sitä tuskin käsitellään laboratorioissa yhtä rennosti kuin ennen, ja vaikka sitä käytetään edelleen kylmäaineiden valmistukseen, se on hyvin pitkälti eilinen yhdiste. Hiilitetrakloridin kukoistuskausi oli toista aikaa. Se oli aikaa, jolloin riski tuli vasta kaukana uutuuden jälkeen. Silti sen rakenteen yksinkertaisuuden ja sen alkuperäisten käyttötarkoitusten nuorekkaan riemukkauden vuoksi sitä ei pitäisi unohtaa.
Meera Senthilingam
Ja tämän podcastin ansiosta niin ei tule käymään. Se oli tiedekirjailija Brian Clegg, joka vei meidät takaisin aikaan, jolloin hiilitetrakloridi oli parhaimmillaan. Ensi viikolla jatkamme menneisyyden tutkimista ja kaivamme esiin biotekniikan alkuajan likaisemman puolen.
Lars ?hrstr?m
Kun ajattelemme biotekniikkaa, ajattelemme kiiltäviä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja reaktoreita, valkoisiin laboratoriotakkeihin pukeutuneita miehiä ja naisia, pipettejä, ruiskuja ja tietokoneen valvomia prosesseja puhdastiloissa. Emme yleensä ajattele lapioita, lantaa, virtsaa, ruosteisia miehen kokoisia kattiloita. Tällaisia olivat kuitenkin pietarilaisten, luultavasti ensimmäisten valtion kemistien, välineet ja reagenssit. Nämä huonomaineiset mutta hyvin järjestäytyneet miesjoukot aiheuttivat tuhoa 1600-luvun maatiloilla kaivamalla latoja ja talleja valtion hyväksymällä tavalla etsiessään nimensä mukaista salpietaria, joka tunnetaan myös nimellä kaliumnitraatti.
Meera Senthilingam
Ja jos haluatte tietää, mihin tarkoituksiin kaliumnitraattia käytetään, jotta se olisi tällaisen tuhon arvoinen, seuratkaa Lars ?hrstr?miä ensi viikon Kemia elementissään -jaksossa. Siihen asti kiitos kuuntelemisesta. Olen Meera Senthilingam.