Työtoverini lämmitti mikrossa lasillisen vettä. Kun hän lisäsi kuumaan veteen teräksisellä lusikalla hunajaa, vesi roiskahti kasvoille kuin geysir. Miksi näin tapahtui?
Vaikka vesi lämmitettäisiin kiehumispisteeseen tai ylikin, se ei kuitenkaan välttämättä vielä kiehu. Tämä johtuu siitä, että kiehuminen alkaa niin sanotuista tiivistymiskeskuksista, joina voi toimia esimerkiksi naarmu astian reunassa tai jokin vedessä olevan epäpuhtaus. Kun tiivistymiskeskuksia ei ole, vesi voi lämmetä monta astetta yli kiehumispisteensä.
Ilmiö tapahtuu kotioloissa lähinnä mikroaaltouunissa, jossa vesi lämpenee tasaisesti joka puolelta. Lisäksi astian pitää yleensä olla sileähkö ja puhdas.
Kun ylikuumentuneeseen veteen sitten lisätään vaikkapa sokeria, teepussi tai lusikka, niin tiivistymiskeskuksia onkin yhtäkkiä tarjolla ja vesi kiehuu silmänräpäyksessä synnyttäen suuria höyrykuplia. Purkaus voi olla niin raju, että pahaa-aavistamaton vedenkeittelijä saa koko kupillisen kuumaa vettä päälleen.
Ilkka Hendolin
Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto
Meille on opetettu: ”Ensin vesi, sitten happo, muuten tulee sormeen rakko.” Jos nimittäin vettä lisättäisiin vahvaan happoliuokseen, vesi alkaisi kiivaassa reaktiossa kiehua ja happoa saattaisi roiskua. Päteekö sama emäksiin? Kun laimennetaan vahvaa emäsliuosta, pitääkö ennen emäksen annostelemista lisätä mittapulloon vettä pohjalle?
Sama sääntö pätee myös vahvoihin emäksiin. Jos esimerkiksi kiinteästä natriumhydroksidista valmistetaan liuos, on ensin laitettava astiaan vettä ja sen jälkeen emästä pienissä erissä. Natriumhydroksidin liukeneminen veteen tuottaa runsaasti lämpöä, joten vesi saattaa alkaa kiehua kuten happoa lisättäessä.
Onko ksylitolin IUPAC-nimi 1,2,3,4,5-pentahydroksipentaani?
Ehdottamasi nimi on muuten oikea, mutta nimessä on otettava huomioon, miten ksylitolin alkoholiryhmät suuntautuvat toisiinsa nähden molekyylissä. Tämä kerrotaan käyttämällä niin sanotun Cahn–Ingold–Prelog-järjestelmän mukaisia stereokemiallisia etuliitteitä R ja S. Ksylitolin koko nimi kuuluukin (2R,3r,4S)-pentaani-1,2,3,4,5-pentaoli. Numerot viittaavat ksylitolin hiiliatomeihin, ja kolmannen hiilen merkintä r pienellä alkukirjaimella viittaa siihen, että molekyyli on tämän hiilen suhteen symmetrinen.
Käytännössä kukaan ei käytä ksylitolista IUPAC-nimeä, eikä sitä missään tarvitakaan, koska kemistit viestivät toisilleen piirtämällä yhdisteen rakenteen. Jos rakennetta ei voida piirtää, käytetään tunnetuille yhdisteille usein aineen CAS-numeroa, jonka antaa amerikkalainen Chemical Abstracts Service. Kemikaalien kaupassa CAS-numero on tavallisin tapa varmistaa, että puhutaan oikeasta aineesta.
Tietokoneohjelmien käyttöön on kehitetty erilaisia molekyylirakenteen kuvauskieliä, kuten SMILES ja InChi. SMILES-merkkijonona ksylitolin rakenne on OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO, ja InChi-merkkijonona se on 1S/C5H12O5/c6-1-3(8)5(10)4(9)2-7/h3-10H,1-2H2/t3-,4+,5+. Merkkijonoja ei tarvitse tehdä itse, sillä erilaiset kemian piirto-ohjelmat muodostavat yhdisteelle kuin yhdisteelle SMILES– tai InChi-merkkijonon.
Piirto-ohjelmat osaavat nykyään myös nimetä yhdisteet! Paljastankin tässä kemistien ammattisalaisuuden: nämäkin nimet ja merkkijonot tein nopeasti piirtämällä ksylitolin rakenteen ChemDraw-ohjelmalla, minkä jälkeen ohjelma osasi itse nimetä yhdisteen ja tuottaa SMILES– ja InChi-merkkijonot.
Petri Pihko, orgaanisen kemian professori
Kemian laitos, Jyväskylän yliopisto
Developing IBSE – New Issues -tiedekonferenssin kolmantena päivänä pohdittiin tiedeopetuksen ja työelämän tulevaisuutta, esiteltiin malleja koulu-yritys-yhteistyöhön ja pohdittiin, minkälaista tiedeopetusta yritykset, opiskelijoiden tulevat työnantajat, kaipaavat.
Kolmepäiväisen Developing IBSE – New Issues -konferenssin puheenvuoroissa toistui huoli lasten ja nuorten asenteista matemaattis-luonnontieteellisiä aineita ja niiden opiskelua kohtaan. Jotain on tapahduttava, jotta tarpeeksi nuoria saataisiin koulutettua alalle. Kyse on tulevaisuuden kilpailukyvyn säilyttämisestä.
Samaan aikaan myös työelämä muuttuu ja matemaattis-luonnontieteelliset ja tekniset alat nojaavat yhä enemmän rutiininomaisten työtehtävien sijaan innovointiin ja projektiluontoisuuteen.
Työelämän tarpeista Developing IBSE – New Issues -konferenssissa oli puhumassa Marita Aho (kuvassa yllä) Elinkeinoelämän keskusliitosta (EK). EK:n Oivallus-projektissa on kartoitettu osaamistarpeita tulevaisuuden Suomessa.
Yritykset muuttuvat yhä innovaatiovetoisemmiksi ja pyrkivät tekemään tuotteita, joita muut eivät tee tai osaa tehdä, Aho kertoi ja vertasi tulevaisuuden työelämää elokuvantekoon. Tietty projekti, jolla on suunnitelma ja päämäärä toteutetaan tietyllä tiimillä ja sitten siirrytään toiseen, erilaiseen projektiin.
Se vaatii, että työnteko ajatellaan uudelleen ja käytetään luovuutta uusien, tieteen alojen rajat ylittävien toimintatapojen etsimiseen. Siinä vaaditaan verkostoitumistaitoja.
Työelämän uudet vaatimukset vaativat uusia tuulia myös opetukseen. Ahon mukaan muutos vaatii sitä, että koulu antaa valmiudet oppia oppimaan toisella tavalla, johon kuuluvat oppiaineiden välinen yhteistyö sekä opitun luova soveltaminen.
EU-tason tavoitteet työllisyyden, kasvun ja kilpailukyvyn turvaamiseksi
Rutiininomaisen työn muuttuessa Euroopassa yhä enemmän asiantuntijatyöksi, on arvioitu, että 35 % Euroopan työpaikoista tulee vaatimaan korkeakoulututkinnon. Tällä hetkellä Euroopan työikäisistä 26 %:lla on korkeakoulututkinto.
Jo nyt yksi viidestä nuoresta Euroopassa on työtä vailla. Menetämme kokonaisia sukupolvia, ellei koulutukseen ja sen tärkeyden korostamiseen panosteta, sanoi tilaisuuden toinen puhuja Ana Maria Costa Freitas (kuvassa yllä) Euroopan komissiosta.
Costa Freitas kertoi, että tiedeopetus koetaan tutkimusten mukaan vaikeaksi ja hyödyttömäksi. Toimenpiteet kiinnostuksen lisäämiseksi ovat toistaiseksi poikineet vain vaatimattomia tuloksia, mutta jotta nuorten kiinnostus ja alan tarjoamat uramahdollisuudet kohtaisivat, tulisi opetuksessa korostaa tieteen merkitystä sekä kehittää opetuksesta palkitsevampaa ja joustavampaa ja ulottaa se myös luokkahuoneen ulkopuolelle.
Costa Freitas esitteli tilaisuudessa Eurooppa 2020 -kasvustrategian tavoitteita, jotka tukevat älykästä, kestävää ja osallistavaa kasvua Euroopassa. Konkreettisina tavoitteina on listattu opintonsa keskeyttäneiden osuuden laskeminen 10 prosenttiin nykyisestä 15 prosentista ja korkeakoulututkinnon suorittaneiden määrän lisääminen 30–34-vuotiaiden keskuudessa 40 prosenttiin nykyisestä 31 prosentista vuoteen 2020 mennessä.
Developing IBS – New Issues –tiedeopetuskonferenssin toisena päivänä esiin nousivat teemat, kuten oppilasarviointi sekä tasa-arvo ja tyttöjen osallistuminen tiedeopetuksessa.
Oma isäni kannusti minua tieteen pariin, kertoi tunisialainen naisprofessori Faouzia Farida CharfiDeveloping IBSE – New Issues -konferenssin luennollaan. Nykyisin fysiikan professorina toimiva Charfi oli mukana perustamassa maan ensimmäistä fysiikan laboratoriota vuonna 1975.
Vaikka Tunisiassa naisten asemaa on edistetty jo vuosisata ja systemaattisemmin 1950-luvulta saakka, on kyseessä arabimaa, jossa tasa-arvon toteutumisen tiellä on monia haasteita.
Koulutuksen saralla tyttöjen ja naisten asemaan on kuitenkin panostettu voimakkaasti ja se näkyy. Vuoden 1991 koulutusreformi teki koulunkäynnistä ilmaista ja pakollista kaikille 16 ikävuoteen saakka ja aivan kuten Suomessa, valtaosa kouluista on julkisia.
Tyttöjen osuus perusopetuksessa on 48 % ja kasvaa toiselle asteelle mentäessä jo 68 %:in ja korkeakouluopinnoissa 62 %:in. Syynä tähän on Charfin mukaan se, että tytöt suoriutuvat opinnoissa poikia paremmin.
Tieteellis-tekniset alat eivät kuitenkaan houkuttele tyttöjä, vaan he hakeutuvat useammin huonosti työllistäville humanistisille aloille. Osin alavalinnan takia, osin johtuen yleisestä haluttomuudesta palkata naisia, työttömyys on vakava ongelma kouluttautuneiden naisten joukossa – joka kolmas kouluttautunut on Tunisiassa työttömänä ja heidän joukostaan 2/3 on naisia.
Naisten asema ja työmahdollisuudet saattavat kuitenkin tulevaisuudessa parantua, Charfi kertoo. Viime vuosikymmenien aikana erityisesti matemaattis-luonnontieteellisten alojen opintojen suosio on noussut tyttöjen keskuudessaan ja valtaosa esimerkiksi lääke- ja biotieteelliseen koulutukseen valmistavien toisen asteen opintojen suorittajista on tyttöjä. Tekniikan alan suosio tyttöjen keskuudessa kuitenkin vielä vaatimatonta.
Tulevaisuuden haasteena on parantaa tiedeopetuksen laatua opetuksen kaikilla tasoilla. Erityisenä haasteena on perusopetus, jonka tulee korostaa tieteen tärkeyttä ja lisätä sen kiinnostavuutta esimerkiksi kokeellisuuden ja tutkimuksellisuuden kautta. Tässä Charfin mukaan tarvitaan yhteistyötä muiden maiden kanssa.
Developing IBSE: New Issues jatkuu Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella vielä huomenna 1.6. Katso lisätiedot »
Osana kansainvälisen tiedeakatemioiden verkoston IAP:n tiedekoulutusohjelmaa järjestettävä kansainvälinen Developing IBSE: New Issues -konferenssi alkoi tänään Kumpulan kampuksella. Konferenssin aiheina on arvioinnin sekä opetuksen ja teollisuuden välisen suhteen roolit osana tutkimuksellista tiedeopiskelua.
30. toukokuuta Helsingin yliopiston kemian laitoksen suureen luentosaliin kerääntyi reilun seitsemänkymmenen konferenssivieraan lisäksi myös muita tiedeopetuksesta kiinnostuneita kuulemaan konferenssin avauspuheenvuoroja. Omat tervehdyksensä kuulijoille tarjosivat opetusministeriö, Suomen tiedeakatemia ja Euroopan komissio.
Konferenssin varsinaisesta avauspuheenvuorosta vastasi Professori Dato’ Lee Yee Cheong (kuvassa yllä). Professori Cheong totesi, että hänen puheenvuoronsa taustalla on kaksi maailmanlaajuista haastetta: kamppailut köyhyyttä ja ilmastonmuutosta vastaan. Molempien haasteiden ratkaisemisessa olisi olennaista kulutuksen kääntäminen laskuun länsimaissa sekä kehittyvissä maissa, jotka ovat alkaneet kopioida länsimaalaisia kulutustottumuksia.
Cheong nosti esiin erityisesti huolen siitä jatkuvasti kiihtyvästä tahdista, jolla viihde-elektroniikkaa kulutetaan länsimaissa ja siitä kuinka tämä trendi on leviämässä kehittyvien maiden vaurastuessa.
Hän totesi myös, että vaikka IAP muuten menestyksekkäästi edistänyt tutkimuksellista tiedeopiskelua, se on epäonnistunut nuorten asennekasvatuksessa. Professori Cheong esitti lopuksi, että tiedeopetuksen tulisi keskittyä kasvattamaan nuorista vastuullisia kansalaisia, ei vastuullisia tieteentekijöitä.
Konferenssin avausosuuden viimeisen puheenvuoron piti professori Wynne Harlen, joka johdatti osallistujat kohti konferenssin ensimmäistä teemaa: arviointia. Hän lähti liikkeelle koulutuksen tarpeesta opettaa opiskelijoita kohtaamaan jatkuvasti muuttuva maailma, mikä tarkoittaa kykyä oppia oppimaan, ratkaisemaan ongelmia, ajattelemaa kriittisesti ja työskentelemään erilaisissa ympäristöissä.
Seuraavaksi professori Harlen esitti erilaisia tapoja ja syitä toteuttaa oppilaiden arviointia. Hänen mukaansa arvioinnin kolme tehtävää ovat: oppimisen parantaminen, oppilaiden kehittymisen seuraaminen ja oppimisen tason arviointi tietyllä hetkellä.
Tutkimuksellisen tiedeopetuksen toteuttaminen vaatii professori Harlenin mielestä omanlaistaan arviointia, jonka tulisi tapahtua tilanteissa, joissa opiskelijat käyttävät tutkimustaitojaan todellisissa tilanteissa. Jos opetuksesta halutaan todella tehdä tutkimuksellista, täytyy arvioinninkin kohdistua näihin tutkimuksellisiin taitoihin ja tietoihin. Professori Harlen totesi arvioinnin muuttamisen tällä tavoin olevan vaikeaa, mutta kuitenkin tehtävissä.
Kun kuuma lasi jäähtyy vapaasti, eli ilman, että sen jäähtymistä hidastetaan siihen tarkoitetuilla laitteilla, sen ulko- ja sisäosat jäähtyvät eri tahtiin. Niiden välille syntyy jännityksiä, jotka muuttavat lasin optiikkaa. Nämä jännitykset voidaan havaita polariskoopin avulla.
Seuraamalla lasin jäähtymisprosessia havaitaan, että jännityksiä syntyy sinne, missä lämpötilaerot ovat suurimmat. Osa jännityksistä purkautuu jäähtymisen aikana, kun lämpötilaerot tasautuvat.
Jännityksiä on eniten, kun lasi on 400–600-asteista. Tälle välille sijoittuu myös lasitransitiolämpötila, jossa esimerkiksi lasin lämpölaajeneminen muuttaa käyttäytymistään [1].
Polariskooppi
Polariskooppi tarkoittaa yksinkertaisimmillaan systeemiä, jossa kaksi lineaarisesti polaroivaa kalvoa asetetaan siten, että niiden läpi ei pääse valoa lainkaan. Kuvattava esine pannaan kalvojen väliin.
Jännitykset lasissa muuttavat valon polarisaatiota, jolloin niiden kohdalla kamerassa havaitaankin valoa.
Mitä kuvissa näkyy?
Esineet on kuvattu polariskoopin reunalla: vasemmalla puolella esineet näkyvät kuten paljain silmin; oikea puoli paljastaa lasissa kytevät jännitykset. Kuvien värit kertovat, minkälainen jännitys on kyseessä: punainen viittaa puristus- ja sininen vetojännitykseen [2].
Kuvista havaitaan, että veto- ja puristusjännitykset vuorottelevat ja saavat aikaan raidallisia kuvioita. Vapaasti jäähtyneen kuution keskustaan on kaasuuntunut ilmakupla ulkoreunojen nopean jäähtymisen takia.
Jännitykset aiheuttavat lasin hajoamisen kappaleiksi, mutta koska ne ovat paljain silmin näkymättömiä, vaikuttaa siltä, että räjähtäminen tapahtuu ilman syytä.
Vuoden LUMA-koulut palkittiin Tampereella huhutikuussa. Toisen asteen koulujen sarjan voiton vei Järvenpään lukio, jonka LUMA-toiminnan keskiössä ovat innokkaat opettajat ja innostavat opetusmenetelmät, joita on helppo toteuttaa koulun laadukkaissa tiloissa.
Järvenpään lukiossa ei ole varsinaista LUMA-painotusta, mutta matemaattis-luonnontieteellisten aineiden laadukkaaseen ja innostavaan opetukseen on panostettu. Tämä panostus lähtee ennen kaikkea opettajista itsestään.
“Opettajien kiinnostus kouluttautua ja opettaa kokeellisuuden kautta. Projektit, opettajien halu käyttää aikaansa oppimateriaalin tuottamiseen ja opetuksen kehittämiseen, sekä tilat ja välineistö, jotka ovat on erittäin hyvässä kunnossa”, pohtivat Järvenpään lukion kemian opettajat Titta Hurme ja Maija Mäntykangs, mistä koulun menestyksekäs LUMA-toiminta on lähtenyt liikeelle.
Järvenpäässä opiskelijoiden kiinnostuneisuutta tuetaan muun muassa kokeellisuuden kautta, jonka toteuttamisessa on apua hyvin varustelluista ja toimivista laborointiluokista mittatietokoneineen ja riittävine välineineen ja ennen kaikkea asiasta innostuneine opettajineen. “Toimivat luokkatilat varusteineen mahdollistavat erilaisten opetusmetodien käytön.”
Hurme ja Mäntykangas kertovat, että panostus on myös kannattanut. Järvenpään lukion opiskelijat osallistuvat entistä enemmän valtakunnallisiin tiedekilpailuihin ja menestyvät niissä. Lisäksi monet hakeutuvat luonnontieteellisen alan jatkokoulutukseen.
Toki myös opettajien työtä tuetaan ja he voivat halutessaan täydennyskouluttautua.
“Tarvitaan asiasta innostuneita opettajia sekä LUMA-toiminnalle myötämieliset rehtori ja kaupunki. LUMA vaatii aikaa ja myös rahallista panostusta”, Halme ja Mäntykangas kertovat menestyksekkään LUMA-toiminnan reseptin.
Järvenpään lukio on mukana myös useissa kansainvälisissä projekteissa.
Nykyisin tunnetaan reilut 4000 erilaista mineraalia, kuten kristobaliitti, rooseveltiitti ja seinäjokiitti. Mistä nämä eriskummalliset nimet ovat peräisin?
Kuva 1. Kalsiittikiteitä, kidemuotoina kalsiitille tyypilliset skalenoedri (iso kide) ja romboedri. Pisin kide on noin 5 cm pitkä. Elmwood mine, Smith Co., Tennessee, USA.
Mineraali on kivikunnan laji, jonka lyhyt määritelmä kuuluu ”Mineraali on alkuaine tai tav. kemiallinen yhdiste, joka on syntynyt geologisissa prosesseissa”. Mineraali on siis kiven laji. Mineraalilla on tietty (määrätty muttei vakio) kemiallinen koostumus ja järjestynyt atomirakenne. Suomessa puhutaan kivilajeista, mutta eivät ne oikeastaan mitään lajeja (species) ole, vaan tyyppejä, mineraalien sekoituksia. Pitäisi siis puhua kivityypeistä (engl. rock types), ei kivilajeista, mutta historiallinen käytäntö meillä suosii nimitystä kivilaji (vrt. sama asia Ruotsissa: vanha stenart, nykyisin bergart), Tällä hetkellä tunnetaan noin 4400 (eräiden laskujen mukaan vähän yli 4700) erilaista mineraalia. Määrä on pieni verrattuna eri kasvi- ja eläinajeihin. Koska mineraali on kivikunnan laji, spesies, ansaitsee jokainen mineraali oman nimensä siinä missä jokainen eläin- ja kasvilajikin. Koska mineraalit ovat tavallisesti kemiallisia yhdisteitä, ne voidaan luokitella kemiallisen koostumuksensa perusteella pääryhmiin (esim. alkuaineet, sulfidit, oksidit, silikaatit, karbonaatit jne. ), mutta ei niitä voida pelkästään kemiallisen koostumuksensa perusteella nimetä, sillä koostumus voi olla hyvinkin vaihteleva ja monimutkainen tai kahdella tai useammallakin eri mineraalilla voi olla sama kemiallinen kaava (mutta erilainen kiderakenne).
On lisäksi huomattava, etteivät kaikki alkuaineet ole mineraaleja. Esimerkiksi litium on alkalimetalli kuten kalium , natrium ja rubidiumkin, mutta ne ovat liian reaktiivisia, että ne voisivat esiintyä luonnossa mineraaleina. Tunnetaan toki litium-mineraaleja kuten petaliitti, LiAlSi4O10, ja spodumeeni, LiAlSi2O6.
”Kaiken luonnon luokittelijan ja nimeäjän” ruotsal. Carl von Linnén (Linnaeus) (1707–1778) esittämä ”Systema naturae” v. 1735 (10. painos 1758) luokitteli kasvit, eläimet ja mineraalit, mutta ehkä onneksi kivikunnan lajeja (mineraaleja) hän ei senhetkisillä tiedoilla (ei tunnettu vielä kaikkia keskeisiä alkuaineitakaan) kyennyt nimeämään. Näin mineraalinimet pysyivät lyhyinä, ja ikivanhat yksinkertaiset nimet säilyivät, ja lisäksi nimistöä on helppo täydentää. Uusi mineraalinimi muodostetaan esimerkiksi löytöpaikka- tai henkilönimestä liittämällä siihen suomessa pääte -iitti tai -liitti. Pääte tulee kreikan kiveä tarkoittavasta sanasta lithos. Vajaa puolet mineraalinimistä on annettu henkilön kunniaksi, noin neljännes nimistä on johdettu paikannimistä saman verran on johdettu uuden mineraalin kemiallisesta koostumuksesta tai jostain fysikaalisesta ominaisuudesta.
Kansainvälinen IMAn (International Mineralogical Association) mineraalinimilautakunta (Commission on New Minerals and Mineral Names) aloitti toimintansa vasta vuonna 1959. Komissiossa on n. 40 jäsentä, tunnettua mineralogia ympäri maailmaa ja eri maista. Se hyväksyy (äänestyksen jälkeen) nykyisin noin 60 uutta mineraalia vuodessa.
Aikaisemmin kuka tahansa saattoi esittää uuden mineraalinimen tai väittää löytäneensä uuden mineraalin ilman, että asia oli asiantuntijoiden ennakkoon tarkastama ja nimi heidän hyväksymänsä. Jotta mineraali voidaan hyväksyä uudeksi lajiksi, tarvitaan siitä nykyisin riittävät tiedot mm. kemiallinen analyysi, röntgentutkimus (kidejärjestelmä, hilamitat ja pulverikuva eli röntgendiffraktogrammi), optiset ja muut fysikaaliset ominaisuudet kuten kovuus, lohkosuunnat ja tiedot esiintymisestä sekä paikasta (museosta), missä tyyppinäytettä säilytetään. Näin pystytään estämään, ettei eri puolilla maailmaa anneta täysin tarpeettomia nimiä hiukan erinäköisille tai –värisille saman mineraalin muunnoksille (vrt. kuvat 1 ja 2) tai synteettisille yhdisteille.
Muunnosnimiä kertyi ajan mittaan huomattavasti enemmän kuin varsinaisia mineraalinimiä (laji- eli spesiesnimiä). Näitä tarpeettomia muunnosnimiä on viime vuosikymmeninä karsittu systemaattisesti. Vaikeutena on ollut se, että vanhat mineraalikuvaukset ja -analyysit ovat usein puutteellisia tai virheellisiä.
Ennen 1800-luvun alkua ei myöskään ymmärretty, että mineraalin koostumus voi vaihdella. Esimerkiksi plagioklaasi on natrium-kalsiummaasälpä, kiinteäliuos (Na,Ca)Al(Si,Al)Si2O8 , joka koostumukseltaan voi olla liki puhdas NaAlSi3O8 (albiitti) tai CaAl2Si2O8 (anortiitti) tai sen koostumus voi olla mikä tahansa koostumus näiden kahden päätejäsenen väliltä. Vastaavasti oliviini (Mg,Fe)2SiO4 on mineraali, jonka koostumus vaihtelee välillä forsteriitti Mg2SiO4 –fayaliitti Fe2SiO4. Välikoostumuksille annettiin aikoinaan (mineralogisessa mielessä tarpeettomia) nimiä kuin ne olisivat olleet eri mineraaleja.
Toisaalta esimerkiksi piidioksidi, SiO2, joka on kemiallisesti yksinkertainen, voi esiintyä luonnossa ainakin kuutena eri mineraalina eli piidioksidin polymorfina, joilla on sama kemiallinen koostumus, mutta erilainen kiderakenne, ja erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. ”Tavallinen” kvartsi on päämineraalina muun muassa graniiteissa, gneisseissä ja liuskeissa. Laavakivissä piidioksidi voi esiintyä kvartsina, tridymiittinä ja kristobaliittina. Korkean paineen olosuhteista, kuten meteoriittikraattereista, tunnetaan coesiitti ja stishoviitti. Kuudes piidioksidin polymorfi on marsilaisista meteoriiteista v. 2004 löydetty seifertiitti.
Näistä mineraalinimistä kvartsi on vanha, tulee mahdollisesti saksalaisten kaivosmiesten jo keskiajalla käyttämästä nimestä tai on vielä vanhempaa perua eli antiikin ajoilta. Nimi tridymiitti (kreikan tridyma = kolmonen) viittaa kiteiden kolmikulmaiseen muotoon, kristoballiitti tulee mineraalin ensimmäisen löytöpaikan meksikolaisen Cerro San Cristobalin mukaan. Coesiitti on ristitty sen ensimmäisen synteettisen valmistajan amerikkalaisen L. Coesin (s. 1915) kunniaksi ja stishoviitti vastaavasti venäläisen S. M. Stishovin (s. 1937) mukaan, joka valmisti yhdisteen laboratoriossa v. 1960. Meteoriiteista löydetty piidioksidin uusin polymorfi seifertiitti on ristitty saksalaisen tohtori F. Seifertin (s. 1941) kunniaksi.
Toinen sangen tunnettu esimerkki on hiili ( C ), joka esiintyy luonnossa tavallisesti grafiittina, joskus timanttina. Pehmeä grafiitti tulee kreikan sanasta graphein = kirjoittaa, timantti kreikan sanasta adamas = voittamaton, mikä viittaa sen suureen kovuuteen. Näiden kahden, fysikaalisilta ominaisuuksiltaan hyvinkin erilaisen hiilen polymorfin lisäksi tunnetaan luonnosta myös chaoiitti ja lonsdaleiitti, joilla on siis sama kemiallinen koostumus kuin grafiitilla ja timantilla mutta erilainen kiderakenne ja näin erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Chaoiitti on nimetty kiinalaissyntyisen geologin Edward C.T. Chaon (1919–2008) ja lonsdaleiitti brittiläisen kidetieteilijä Kathleen Lonsdalen (1903–1971) kunniaksi.
Kuva 2. Kuituista kalsiittia (kuitukimppuja). Näytteestä tulee mieleen kivettyneet kaivosgeologin aivot. Korsnäsin kaivos. Vielä 100 vuotta sitten tällainen kalsiittimuunnos olisi saanut oman mutta turhan nimen (esim. korsnäsiitti). Näyte n. 7 cm x 12 cm, Th.G. Sahaman kokoelma.
Mineraalinimistön kehittyessä nimiä on jouduttu muuttamaan tai korjaamaan. Näin varsinkin, jos samalle mineraalille on eri maissa annettu eri nimi. Tällöin ensimmäisellä (vanhimmalla) nimellä on yleensä etuoikeus, ja tilanne on korjattu usein vasta vuosien kuluttua. Esimerkiksi Grönlannista löydetty lorenzeniitti tuli käyttöön v. 1897 tanskalaisen mineralogin J.Th. Lorenzenin (1855–1884) kunniaksi. Alkuperäinen kemiallinen analyysi näytteestä oli kuitenkin virheellinen (analysoidussa näytteessä oli epäpuhtautena runsaasti zirkoni-nimistä mineraalia sulkeumina, ja kemiallisessa analyysissa oli vastaavasti korkea zirkoniumoksipitoisuus). Näin venäläisillä oli täysi syy nimetä Kuolasta 1937 löytämänsä mineraali (kemiall. kaava: Na2Ti2Si2O9, ei lainkaan zirkoniumia, Zr!) ansioituneen suomalaisen Kuolan tutkijan prof. Wilhelm Ramsayn mukaan ramsayiitiksi. Kraus ja Mussnug 1941 sekä Sahama 1947 osoittivat kuitenkin, että ramsayiitti onkin oikeastaan lorenzeniitttia, jolloin nimellä lorenzeniitti on vanhempana nimenä etuoikeus, vaikka alkuperäinen kemiallinen analyysi oli virheellinen.
Venäläiset katsoivat kuitenkin, että prof. Wilhelm Ramsay oli niin merkittävä Kuolan tutkija, että hän ansaitsee sieltä oman mineraalinsa. Näin he antoivat v. 2006 Kuolasta löytyneelle uudelle mineraalille nimen wilhelmramsayiitti (Cu3FeS3•2H2O). Nimi edustaa uudempaa nimityyppiä, jossa henkilön etu- ja sukunimi kirjoitetaan yhteen. Tällaisia henkilöiden kunniaksi ristittyjä mineraalinimiä on nykyään hyväksytty useita kuten carlhintzeiitti, brianyoungiitti, lotharmeyeriitti ja carlosturaniitti.
Tieteelle uusi mineraali voidaan nimetä myös löytöpaikkansa kuten Kaatialan (kaatialaiitti, FeAs3O9•6–8H2O), Viitaniemen (viitaniemiitti, Na(Ca,Mn)Al(PO4)(F,OH)3) tai Seinäjoen (seinäjokiitti, (Fe,Ni)(Sb,As)2) mukaan. Tässä suhteessa on muistettava, että nimestä ei voida aina päätellä löytöpaikkaa. Berliniitti, alumiinifosfaatti AlPO4, on nimetty ruotsalaisen Lundin yliopiston farmakologian (’lääkeaineopin’) professori Nils Johan Berlinin (1812–1891) kunniaksi, ei Saksan pääkaupungin mukaan. Vastaavasti fosfaattimineraali bergeniitti on nimetty Hampurin eteläpuolella sijaitsevan Bergenin alueen mukaan, ei Norjan toiseksi suurimman kaupungin mukaan. Ilmajokiitti on nimetty Kuolanniemimaalla olevan joen Ilmajok mukaan, ei Etelä-pohjanmaalla olevan Ilmajoen kunnan mukaan.
Nimeäminen voidaan tehdä myös mineraalin kemiallisen koostumuksen tai jonkin fysikaalisen ominaisuuden kuten väri, kiilto tai lohkosuunnat (esim. ortoklaasi = suoraan lohkeava) mukaan. Suomalaissyntyinen kuuluisa mineralogi, myös tutkimusmatkailijana tunnettu A.E. Nordenskiöld nimesi Tukholmassa löytämiään uusia mineraaleja mm. niiden ominaisuuksien mukaan. Esimerkkeinä tällaisista mineraaleista mainittakoon ganomaliitti (kreikan ganoma = loistava, nimi viittaa mineraaalin loistavaan kiiltoon), taumasiitti (kreikan = thaumasein = hämmästyttävä, nimi viittaa mineraalin erikoiseen kemialliseen koostumukseen, se kun on yhtäaikaa silikaatti, karbonaatti ja sulfaatti) tai hyalotekiitti (kreikan hyalos= lasi ja tekein = sulaa, nimi viittaa mineraalin helppoon sulamiseen kirkkaaksi lasiksi).
Uusi mineraali voidaan nimetä sen löytäjän, jonkin tiedemiehen, yleensä geologin tai mineralogin, kunniaksi mutta ei diktaattorin tai poliitikon – ei ole olemassa esimerkiksi staliniittia tai hitleriittiä – kekkoneniitista puhumattakaan. Muutama poikkeus taitaa kuitenkin olla, yksi viimeisimpiä on nyerereriitti, harvinainen karbonaattimineraali, joka löydettiin 1963 tansanialaisen Oldoinyo Lengai –tulivuoren karbonatiittilaavasta. Julius Nyerere (1922–1999) oli paitsi poliitikko ja Tansanian presidentti myös ”kansakunnan isä”. Muitakin poikkeuksia on. Yksi tällainen on willemiitti Zn2SiO4, joka on nimetty Alankomaiden kuninkaan William I:n (1772-1843) kunniaksi. Vielä löytyy rivadaviitti, joka on nimetty Argentiinan ensimm. presidentin Bernardino Rivadavian (1780-1845) ja rooseveltiitti BiAsO4, joka on nimetty Yhdysvaltojen presidentti Franklin Rooseveltin (1882-1945) kunniaksi.
Hauskana yksityiskohtana mainittakoon wyllieiitti, fosfattimineraali, joka on ristitty yhdysvaltal. geologian prof. Peter Wyllien (s. 1930) mukaan ja samankaltainen fosfaatti, rosemaryiitti, joka on ristitty prof. Wyllien vaimon Rosemaryn (s. 1930) mukaan.
Monesti on minulta kysytty väyryneniitistä. Se on nimetty v. 1947 Teknillisen korkeakoulun geologian professorin Heikki Väyrysen (1888–1956) mukaan, nimellä ei ole mitään tekemistä presidenttiehdokas Paavo Väyrysen kanssa.
Jo antiikin ajan jalokivinimet kuten timantti, berylli, korundi, rubiini, safiiri, topaasi jne. tulevat yleensä muinaisista Intian niemimaan kielistä tai kreikasta. On myös mahdollista, että kääntäjät, jotka eivät ole olleet erityisemmin perillä mineralogiasta, ovat tehneet käännösvirheitä ja näin muuttaneet nimien merkitystä.
Teksti: Martti Lehtinen. Kuvat: Kivimuseon arkisto.
Kirjallisuutta
Blackburn, W.H. & Dennen, W.H. (1997) Encyclopedia of Mineral Names. The Canadian Mineralogist, Special Publication 1. 360 pp.
Dana (1899) The System of Mineralogy of James Dwight Dana 1837 – 1868.
Descriptive Mineralogy. Sixth Edition by Edward Salisbury Dana. Entirely rewritten and much enlarged, illustrated with over 1400 figures. With Appendix I, Completing the Work to 1899. John Wiley & Sons, New York, 1134 pp. + 75 pp.
de Fourestier, J. (1998) Glossary of Mineral Synonyms. The Canadian Mineralogist, Special Publication 2, 434 pp.
Flink, G. (1899), (1901) On the minerals from Narsarsuk on the Firth of Tunugdliarflik in Southern Greenland. Meddelelser om GrØnland 24, 9–180.
Hytönen, Kai (1999) Suomen mineraalit. Geologian tutkimuskeskus, Erillisjulkaisu, 399 s.
Kostyleva, E. (1937) Ramsayite. In: A.E. Fersman and E.M. Bohnstedt, (Eds.) Minerals of the Khibina and Lovozero tundras. Pp. 132–135. Lomonossov Institute of the Academy Sciences of USSR, Moscow.
Kraus, O., & Mussnug, F. (1941) Identität von Lorezenit und Ramsayit. Naturwissenschaften 29, 182.
Nordenskiöld, A.E. (1863) Beskrifning öfver de i Finland funna Mineralier. Andra, omarbetade upplagan. Finska Litteratur-sällskapets tryckeri, Helsingfors, P.Th. Tolpes förlag. 177 s. + Register.
Pekov, I.V., Chukanov, N.V., Boldyreva, M.M., Dubinchuk, V.T. (2006) Wilhelmramsayite, Cu3FeS3•2H2O, a new mineral from Khibiny Massif, Kola Peninsula. Proceedings of the Russian Mineralogical Society, 135(1), 38–48.
Sahama Th.G. (1947) Analysis of ramsayite and lorenzenite. American Mineralogist 32, 59–63.
Tampereen LUMATE-keskus järjesti erityisesti luokan- ja aineenopettajille suunnatun kahdeksannen valtakunnallisen LUMA-tiede- ja teknologiapäivän Tampereen teknillisellä yliopistolla perjantaina 20.4.2012. Päivän teemoina olivat ekotehokkuus ja uudet toiminnalliset materiaalit.
LUMA-tiede- ja teknologiapäivän aamupäivän osiossa Ruukin ympäristöprojektien päällikkö Tarja Sahi-Pajunen sekä Millennium-palkittu professori Helge Lemmetyinen pitivät todella mielenkiintoiset luennot. Lisäksi Valtakunnallisen LUMA-keskuksen johtaja Maija Aksela ja koordinaattori Jenni Vartiainen palkitsivat vuoden LUMA-koulut.
Tänä vuonna Vanttilan koulu Espoosta voitti varhaiskasvatuksen ja perusopetuksen sarjan ja Järvenpään lukio lukion ja ammatillisen koulutuksen sarjan. Teknologiateollisuus ry. ja Kemianteollisuus ry. lahjoittivat voittajille 500 euron stipendit. Vuoden LUMA-koulut pitivät koulujensa toiminnasta mielenkiintoiset esitykset.
Lounaan jälkeen opettajat osallistuivat valitsemiinsa työpajoihin. Vaihtoehtoja oli useita. Luokanopettajia tutustutettiin fysiikan ja kemian pariin alakoululaisen silmin, siis ilmiöiden, havaintojen ja itsetekemisen kautta.
Aineenopettajille tarjottiin koulutusta kemian ilmiöiden visualisoinnista molekyylitasolla tieto- ja viestintätekniikkaa hyödyntäen, toiminnallisia ideoita luonnontieteiden opetukseen, käytännön vinkkejä fysiikan laboratoriotöiden toteutukseen sekä toiminnallista matematiikkaa.
Laboratorio- ja yritysvierailuihin osallistuneista osa lähti tutustumaan Alstom Grid -yritykseen. Banaanikärpäslaboratorioon ja seeprakalaviljelyyn tutustumisen valinneet opettajat pääsivät Tampereen yliopiston Kaupin kampuksella itse kokemaan, mihin kaikkeen banaanikärpäsiä voidaan käyttää ja minkä hoitamattomana ihmiselle hengenvaarallisen sairauden tutkimuksessa niitä käytetään.
LUMA-päivään osallistuneita opettajia kiinnostavimmaksi tutustumiskohteeksi osoittautui fysiikan ja matematiikan tutkimuslaboratoriovierailu, joka aloitettiin ORC-tutkimuslaboratorion esittelyllä. Kierros päättyi matematiikan osastolle.
LUMA-tiede- ja teknologiapäivän aikataulu oli tiivis ja ohjelmaa oli tarjolla paljon. Tästä oli hyvä lähteä viikonlopun viettoon.
