admin

Miksi juuri Mentos-pastilli saa kolajuoman kuohumaan? Tuleeko kevytkolajuomalla parempi kolageysir kuin tavallisella kolajuomalla?

Kolajuoman kuohumista edistävät muun muassa lämmittäminen, sekoittaminen ja sopivat aineet. Tunnettu temppu on pudottaa kolaan Mentos-pastilleja. Kuohumista syntyy myös esimerkiksi sokeripaloilla, mutta Mentos-pastillit ovat pyöreitä ja sokeripaloja raskaampia, joten ne saa nopeasti pullon pohjalle.

Mintunmakuisissa Mentoksissa yhdistyy monta kolageysirin muodostumista edistävää asiaa: sopivan koon ja painon lisäksi pastilleilla on hieman rosoinen pinta. Sokerittomissa Mentoksissa on sileä pinta, minkä vuoksi ne eivät toimi yhtä hyvin.

Pastillin pinnan koloset toimivat ydintymiskeskuksina, joissa juomaan liuennut hiilidioksidi kerääntyy kaasukupliksi. Kaasu vaatii paljon tilaa, joten pullossa tulee nopeasti ahdasta ja juoma purkautuu reippaasti jopa parin metrin korkeuteen.

Sokeriton kola kuohuu sokerillista paremmin, koska sillä on makeutusaineen vuoksi pienempi pintajännitys ja kuplia muodostuu siten helpommin. Sokeriton juoma ei myöskään houkuta kesällä paikalle yhtä paljon ampiaisia ja kärpäsiä!

Jaana Saarni
Kemian laitos, Helsingin yliopisto

Miten koivun mahlaa voidaan tutkia laboratoriossa, jotta saadaan selville pitoisuudet ja makeudet? Miten mahlan laatua voidaan luokitella?

Mahlan sokerit ja (hedelmä)hapot voidaan tutkia esimerkiksi kaasukromatografi-massaspektrometrilla (GC-MS) haihtuvina trimetyylisilyyli (TMS) -johdoksina. Myös HPLC-kromatografia-analyysi on mahdollinen. Hivenaineet voidaan tutkia atomiabsorptiospektrometrilla (AAS) tai massaspektrometrilla (ICP-MS).

Vapaat aminohapot voidaan tutkia millä tahansa aminohappoanalysaattorilla tai vaihtoehtoisesti sopivina johdoksina HPLC:llä. C-vitamiini voidaan määrittää tavanomaisilla HPLC-menetelmillä, mutta määritys onnistuu kokeneelta tutkijalta myös kaasukromatografilla TMS-johdoksena. Mahlassa on vähän entsyymiproteiinejakin, mutta niiden tutkimiseen pitää olla hyvät laitteet.

Liukoinen kuiva-aine määritetään yleisesti Brix-asteina taitekerrointa mittaavalla refraktometrilla. Lukema on hieman suurempi kuin sokeripitoisuus prosentteina, koska laite mittaa myös vähäisessä määrin esiintyviä liukoisia molekyylejä, kuten hedelmähappoja. Suomalaisen mahlan lukemat ovat tyypillisesti 0,5–1,0 Brix-astetta. Sokeripitoisuuteen vaikuttavat kasvupaikka, koivulaji ja ajankohta.

Mahlan valumakauden jälkimmäisellä puoliskolla sekä sokerien (glukoosin ja fruktoosin) että hedelmähappojen (erityisesti omenahapon) pitoisuudet saavuttavat maksiminsa. Tällöin mahla on raikkaimman makuista ja sokerien määrä suhteessa happoihin on pienimmillään. Juuri ennen mahlakauden päättymistä hapot häviävät, sokeripitoisuus pienenee ja vapaiden aminohappojen määrä kasvaa. Mahlan laatu heikkenee ja kausi on ohi.

Mahlan pahimmat viholliset ovat metsän ja keruuastioiden mikrobisto sekä holtiton mahlankerääjä. Hiivat, homeet ja bakteerit rakastavat koivunmahlaa.

Heikki Kallio, professori
Biokemian ja elintarvikekemian laitos, Turun yliopisto

Jos pitää piirtää kaava tertiääriselle pentanolille, onko oikea yhdiste 2-metyyli-2-butanoli? Ymmärrän kyllä, että kyseinen alkoholi on tertiäärinen, mutta miksi sitä kutsuttaisiin pentanoliksi. Sama ongelma lienee, miksi 2-metyyli-2-propanoli on tertiäärinen butanoli.

Molemmat nimeämistavat ovat oikeita, vaikka ne tuntuvatkin keskenään ristiriitaisilta. Triviaalinimeen lasketaan siis hiiliatomien kokonaismäärä, kun taas IUPAC:n käytännön mukaiseen nimeen vaikuttaa pisimmän ketjun hiiliatomien määrä. Kuitenkin esimerkiksi fenyyliryhmä ilmoitetaan erikseen ja esteri-, eetteri- tai amidiryhmä katkaisee nimeen kuuluvan hiiliatomien lukumäärän laskemisen.

Myös iso-liitteen kanssa käytetään samanlaista nimeämistapaa: esimerkiksi isobutaani on toiselta nimeltään 2-metyylipropaani.

Kemistille nimitysten ”tertiäärinen” ja ”iso-” käyttö tuo heti yleiskäsityksen yhdisteen rakenteesta ja luo oletuksia yhdisteen ominaisuuksista. Vasta tarkka nimeäminen kertoo koko totuuden.

Sulatin suklaata vesihauteessa, ja kipon pohjalle oli jäänyt pieni tilkka vettä. Suklaa ei sulanutkaan normaaliin tapaan vaan muuttui jauheiseksi köntiksi. Mitä ihmettä tapahtui suklaan ja veden välillä?

Ilmiön syy liittyy emulgointiaineena käytetyn lesitiinin toimintaan. Suklaassa sokeri hienonnetaan niin hienoksi, että 1 grammalla sokeria on pinta-alaa noin 4–6 neliömetriä. Suklaan valmistuksessa raaka-aineita sekoitetaan erittäin kauan maun ja rakenteen ominaisuuksien kehittämiseksi halutuiksi.

Yksi tällainen ominaisuus on suklaan viskositeetti. Kaikkien sokerihiukkasten tulee olla ohuen rasvakalvon (kaakaovoin) peittämiä, jolloin suklaamassan liikuessa kiintoainepartikkelin väliin jää rasvakalvo. Tällöin viskositeeti eli juoksevuus on alhainen.

Lesitiinin tehtävä on estää vesimolekyyliä rikkomasta rasvakalvoa. Sokeripartikkelien välinen kitka on erittäin suuri. Kyse on siis siitä, että vettä on ollut enemmän kuin lesitiini pystyy sitä sitomaan. Tuloksena on silloin paksu suklaapuuro.

Enzo Contursi
Kuluttajapalvelu, Cloetta Fazer Makeiset Oy

Valosähköisessä ilmiössä metalliin kohdistetaan valoa, ja siitä saadaan irtoamaan delokalisoituneita sidoselektroneja. Hapettuuko metalli? Jos hapettuu, niin mikä pelkistyy?

Valosähköisessä ilmiössä ei tapahdu kemiallista reaktiota, vaan se on kvantti-ilmiö, joka kuvaa valon hiukkasominaisuuksia tämän törmätessä elektroniin. Valon energia sitoutuu törmäyksessä kvantteina elektroneihin. Ilmiön selittämisestä Albert Einstein sai Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1921.

Metallista irtoaa elektroneja, mutta sitä ei kutsuta kemialliseksi hapettumiseksi. Elektronien pitäisi siirtyä suoraan jollekin toiselle atomille, joka pelkistyisi. Valosähköisessä ilmiössä ei ole siitä kyse.

Miksi timantti on hyvä lämmönjohde?

Lämmön johtuminen on usein sidoksissa elektronien liikkeeseen (johtumiseen) – näin, kuten tunnettua, metalleilla. Toinen lämmönjohtumiseen vaikuttava tekijä on fononit, hilavärähtelyt, joiden avulla lämpö kulkee (lämpöhän on värähtelyä).

Timantin erityisen poikkeavia ominaisuuksia on selitetty seuraavasti:

• Timantti on aina hyvin kiteinen aine. Kiteinen aine johtaa aina paremmin kuin amorfinen.
• Timantin kovalenttinen sitoutuminen on ”puhdasta”, ja tämä täydellinen elektronien jakautuminen samankaltaisten atomien kanssa edesauttaa lämmön johtumista.
• Timantin fononirakenne on edullinen lämmön johtumiselle. Erityisesti matalissa lämpötiloissa fononien kontribuutio lämmön johtumiseen on merkittävä.

Markku Leskelä, professori
Kemian laitos, Helsingin yliopisto

Jos natriumjodidia sekoittaa vetyperoksidin kanssa, syntyy paljon vaahtoa (”norsun hammastahnaa”). Onko vaahto vaarallista?

Norsun hammastahna on yksi hauskimmista laboratoriotöistä. Vaahdon aiheuttaa saippualiuoksessa hajoava vetyperoksidi. Vetyperoksidi hajoaa happikaasuksi ja vedeksi. Vaahdon kuplat ovat siis puhdasta happea.

Natriumjodidin tehtävä on kiihdyttää hajoamista eli toimia katalyyttinä. Saippua taas alentaa veden pintajännitystä, jotta kaasut jäisivät kuplina vaahtoon.

Vaahdon vaarallisin aine on vetyperoksidi, joka on hapettavaa ainetta. Sitä käytetään esimerkiksi hiusten valkaisuun. Sillä ei kuitenkaan kannata lähteä hampaita valkaisemaan

Miten ylikylläistä natriumasetaattiliuosta sisältävä pakkaus toimii?

Lämpöpakkaukset ovat monikäyttöisiä ja toimivat näppärästi uudelleenlämmityksen jälkeen. Niiden toiminta perustuu ylikylläiseen natriumasetaattiliuokseen. Joissain pusseissa on sisällä myös pieni metallilevy. Kun pussia puristellaan, natriumasetaattia alkaa kiteytyä nopeasti metallilevyn pinnalla. Natriumasetaatin kiteytyminen on eksoterminen reaktio, eli se tuottaa lämpöä.

Reaktio on nopea sen vuoksi, että ylikylläinen natriumasetaattiliuos on hyvin epävakaa. Metallilevy tarjoaa kiteytymispisteen, jossa runsas kiteytyminen alkaa. Kun pussia käytön jälkeen lämmitetään, natriumasetaatti liukenee ja muuttuu jäähdyttyään jälleen käyttövalmiiksi. Ylikylläinen liuos syntyy liuoksen jäähtyessä

Ylikylläisen liuoksen sukulainen on alijäähtynyt vesi. Alijäähtyneenä satava vesi on alle 0-asteista, mutta se ei ole kiteytynyt, koska siltä on puuttunut kiteytymispisteitä, kuten pölyhiukkasia.

Kasvirasvoista, jotka ovat nestemäisiä (lukuun ottamatta epäterveellistä kookosrasvaa), joudutaan tuhoamaan kaksoissidokset vedyttämällä, jotta saadaan kiinteää rasvaa. Hydrauksessa katalyyttinä toimii kuitenkin karsinogeeninen aine. Selvitin katalyytin olevan aktivoitua nikkeliä. Vaikuttaisi siltä, että kasvismargariinit ja sokerialkoholit, kuten ksylitoli ja sorbitoli, ovat kaikki karsinogeenisiä. Ovatko nyt siis myös ksylitolipurukumit ja hammastahna (sisältää myös muita hydrattuja aineita) karsinogeenisiä? Ainakin niissä on jäämiä nikkelistä.

Kasvirasvat tosiaan kovetetaan hydraamalla katalyytin avulla. Katalyytit toimivat ainoastaan reaktion kiihdyttäjinä, eivätkä ne itse kulu tai sitoudu lopputuotteisiin. Reaktio tapahtuu katalyytin pinnalla.

Kasvirasvojen kovettamisessa hydrataan hiiliketjun kaksois- ja kolmoissidoksia. Kun kaikki kaksois- ja kolmoissidokset ovat hydrautuneet, rasvasta tulee tyydyttynyt. Puoliksi tyydyttyneillä rasvoilla on se ongelma, että synteettisessä hydrauksessa reaktion luonnollinen stereokemia häiriintyy ja syntyy niin sanottuja trans-rasvoja. Niillä on todettu olevan yhteyksiä sydän- ja verisuonitauteihin.

Hydrauksessa yleisimpiä katalyyttejä ovat mainitsemasi nikkeli (Raney-nikkeli), palladium ja platina. Erään uuden tutkimuksen mukaan platinalla saataisiin tehokkaampia tuloksia verrattuna nikkeliin. Platinan ongelma on sen kalleus: se on noin kaksi kertaa kalliimpaa kuin kulta.

Kovat kasvirasvat sekä sorbitoli ja ksylitoli valmistetaan hydraamalla. Ksylitoli voidaan valmistaa ksyloosista myös hiivojen avulla. Luonnollisesti ksyloosia käyttävän Pichia stipitis -hiivan geenejä on siirretty Suomessa VTT:n tutkimuksessa leivinhiivaan ksylitolin tuotantoa ajatellen.

Hydrausprosessin jälkeen tuotteet aina puhdistetaan. Siksi niistä löytyy tuskin lainkaan katalyyttinä käytettyä nikkeliä. Trans-rasvojen terveyshaitoista on sen sijaan näyttöä.

Miksi 30-massaprosenttista etanolia jäähdytettäessä seoksen lämpötila kohoaa noin −20 °C:n kohdalla ja laskee sen jälkeen uudelleen (jäätymispiste vaihtelee eri lähteissä −15 ja −17,5 asteen välillä)?

Etanolin vesiliuoksen jäätymispisteestä ja tiheydestä voidaan päätellä alkoholipitoisuus luotettavasti. Jos liuoksessa on mukana muita aineita, kuten suoloja, nekin vaikuttavat alentavasti jäätymyspisteeseen tiettyyn suolapitoisuuteen saakka.

Jäähdytettäessä liuosta lämpötilan pitäisi laskea tasaisesti. Ainoastaan mahdolliset kemialliset reaktiot tai eristyksen tai jäähdyttäjän pettäminen voivat suurentaa lämpötilaa jäähdytyksen aikana. Jos kyse on puhtaasta etanolin ja veden seoksesta, reaktioita ei synny. Tällöin on todennäköistä, että syy on jäähdytyksen pysähdyksessä tai eristyksen pettämisessä.

Jos etanoliseos oli nesteenä vielä −20 °C:ssa, liuos on ollut vahvempaa kuin 30 tilavuusprosenttia. Liuoksen, jonka pitoisuus on 40 %, jäätymispiste on noin −23 °C.