To refuse a hearing to an opinion, because one is sure that it is false, is to assume that one's own certainty is the same thing as absolute certainty. All silencing of discussion is an assumption of infallibility.
- John Stuart Mill -

None shall be one's slave, none shall be one's master; everyone shall have the same rights, same priviledges, same justice.

- Antti Chydenius -

Any sufficiently sophisticated human thought is impossible to distinguish from artificial intelligence.

- The Ironmistress -

Tuesday, October 11, 2011

Kemiaa herkkäuskoisille, osa XIX

Jokainen orkkua ikinä lukenut tietää August Kekulén [saksalainen jamppa, ääntyy siis "keku-LEE"] ja hänen unensa, joka johti bentseenirenkaan keksimiseen.

Bentseeni oli pitkälle 1800-luvun puoleenväliin yksi orgaanisen kemian ratkaisemattomia arvoituksia. Stoikiometrisesti tiedettiin, että siinä oli kuusi hiiliatomia ja kuusi vetyatomia, mutta kenelläkään ei ollut ideaa, millainen tuo molekyyli oli. Kekulé, joka toimi opettajana, oli luentopäivän jälkeen mennyt nukkumaan, ja hän oli nähnyt varsinaisen painajaisen.
Pitkiä ketjuja, jotka kulkivat aavemaisesti luikerrellen, kuin käärmeet. Lopulta yksi käärmeistä puraisi omaa häntäänsä.
Kekulé oli nähnyt unessa ouroboroksen, omaa häntäänsä purevan käärmeen - tunnetun uskonnollisen ja okkultistisen symbolin.

Kekulé kuvaa itse "heränneensä kuin salamaniskusta" ja menneensä välittömästi työpöytänsä ääreen, ja tehneensä laskelmat: entäpä, jos bentseeni onkin syklinen yhdiste? Ja sehän olikin sellainen. Kekulé laski, että jos bentseenissä on rengas ja siinä kolme konjugoitua kaksoissidosta, lopputulos olisi täsmälleen samanlainen kuin unessa.

Oli onni, että Kekulé oli kemisti eikä psykologi. Ouroboros nimittäin tunnetaan sekä okkultismissa että uskonnollisessa perinteessä. Kristillisessä perinteessä se symboloi kaiken katoavaisuutta, ja buddhalaisessa taas samsaraa - samsara on pyörä, ja aivan kuten käärme joka nielee omaa häntäänsä eikä koskaan tule kylläiseksi, myöskään samsarassa on mahdotonta löytää onnea ja tyytyväisyyttä. Hindulaisuudessa ja teosofiassa se sensijaan symboloi syklisyyttä, elämän kiertokulkua ja jälleensyntymää; käärme uusintaa itseään syömällä itseään. Mutta ouroboros tunnetaan myös Meksikosta ja Länsi-Afrikasta. Jos Kekulé olisi ollut freudilainen psykologi, hänelle termi "orkku" olisi tarkoittanut jotain muuta kuin pieniä Sciurus-suvun jyrsijöitä tai orgaanista kemiaa ja hän olisi alkanut tutkimaan seksuaalielämäänsä aromaattisten yhdisteiden sijaan.

Älkää naurako. Ouroboros ei ole myytti. Käärmeillä on paha taipumus nälkäisinä purra omaa häntäänsä - ja nielaista se. Koska käärmeiden hampaat ovat kuin räikkä ja vain aniharvoilla käärmeillä on oksennusrefleksi, jos käärme pääsee puremaan häntäänsä, tietää se matelijan hengenmenoa, sillä viimeistään hännän joutuessa ruoansulatuselimistöön käärme myrkyttyy omiin vatsahappoihinsa. Ellei eläinlääkäriä saada pian paikalle, ouroboros tietää ikävää yllätystä käärmeen omistajalle.

Mutta asiaan. Bentseeni on aromaattisten yhdisteiden peruskomponentti, ja jokaisessa aromaattisessa yhdisteessä on tuo Kekulén keksimä bentseenirengas, "aromaattinen rengas". Nimensä aromaattiset yhdisteet ovat saaneet siitä, että ne haisevat. Ne jysähtävät nenän olfaktorisiin reseptoreihin kuin moukarinisku. Niillä on voimakas, usein epämiellyttävä, joskus makea tai imelä, tuoksu vai pitäisikö sanoa döfä, ja kuka tahansa maallikko osaa välittömästi erottaa aromaattisen yhdisteen alifaattisesta pelkällä kertanuuhkaisulla. Edes halogenoiduilla hiilivedyillä tai karboksyylihapoilla ei ole yhtä voimakasta hajua; amiinit pääsevät lähelle ja vasta halosulfidien ja tiolien (merkaptaanien) haju on rajumpi. No, aina on olemassa myös aromaattisia halideja, alkoholeja, aldehydejä, ketoneja, karboksyylihappoja, amideja ja tioleja...

Aromaattista rengasta leimaa delokalisoitunut elektronipilvi. Siinä hiiliatomeista irtautuneet kakkoskuoren p-orbitaalin elektronit ikäänkuin kiertävät kehässä hiiliatomien muodostaman litteän renkaan sisällä. Vaikka aromaattinen rengas usein kuvataan tyydyttymättömänä, konjugoituneiden kaksoissidosten kautta (erotuksena tyydyttyneestä sykloheksaanirenkaasta), se käyttäytyy pikemminkin tyydyttyneen yhdisteen tai metallin tavoin. Aromaattinen rengas on siis kemiallisesti varsin stabiili. Sen reaktiot ovat pääsääntöisesti substituutioreaktioita (hiileen sitoutunut vety korvautuu jollakin toisella), ja varsinkin halogeenien kanssa se reagoi mielellään. Silloin, kun aromaattinen rengas on peruskomponenttina yhdisteen rungossa, puhutaan "fenyyliryhmästä"; kun taas se on sivuketjussa, puhutaan "bentsyyliryhmästä". Triviaalit aromaattiset yhdisteet siis ovat, jos "AR" tarkoittaa aromaattista rengasta eikä argonia:

AR-OH : fenoli (hydroksyyliryhmä)
AR-HC=O : bentsaldehydi (aldehydi)
AR-COOH : bentsoehappo (karboksyyliryhmä)
AR-Ha : fenyylihalidi (Ha = halogeeni, kuten fluori, kloori, bromi tai jodi)
AR-CH3 : metyylibentseeni l. tolueeni (metyyliryhmä)
AR-NH3 : fenyyliamiini l. aniliini (aminoryhmä)
AR-NO2 : nitrobentseeni (nitroryhmä)
jne

Jos aromaattisessa renkaassa on rungon jäseninä muita atomeja kuin hiiltä, puhutaan heterosyklisistä yhdisteistä. Näitä ovat mm. pyrroli (viisiatominen, typpi) pyridiini (kuusiatominen, typpi), furaani (viisiatominen, happi), pyraani (kuusiatominen, happi), tiofeeni (viisiatominen, rikki), tiopyraani (kuusiatominen, rikki) jne. Heterosykleissä voi olla myös tyydyttynyt rengas tai useampaa eri atomilajia. Kun samassa yhdisteessä taas on useampi aromaattinen rengas, puhutaan polyaromaattisista yhdisteistä. Ne voivat olla joko eri funktionaalisia ryhmiä tai liittyneinä yhteen. Jos aromaattiseen renkaaseen on liittynyt jokin toinen rengas - sykloalkaani, furaani, indoli jne - puhutaan polyheterosyklisistä yhdisteistä.

Fenolilla - siis triviaalilla aromaattisella alkoholilla - on jänniä ominaisuuksia, sillä se on samanaikaisesti sekä alkoholi, enoli, ketoni että epoksidi. Tätä kutsutaan tautomeriaksi eli että orgaaninen yhdiste on samanaikaisesti monessa eri rakenneisomeerissa, ja tässä tapauksessa kyse on juurikin keto-enoli-tautomeriasta. Ja juuri tästä johtuu fenolin myrkyllisyys; se voi reagoida monella eri tavalla ja tärvellä biokemian reaktiot monella eri tavalla.

Mutta aromaattiset yhdisteet ovat hyvin tärkeitä biokemiassa, sillä ne muodostavat pohjan useille aminohapoille, useille alkaloideille, kaikille steroideille ja monille muille biokemiallisille yhdisteille. Niitä on myös ligniinissä ja monissa muissa tärkeissä biokemiallisissa aineissa.

Aromaattiset yhdisteet palavat huonosti. Niille tunnusomaista on käyttäytyminen liekkikokeessa; ne savuttavat ja nokeavat. Niistä lähtee kirjaimellisesti palaneen käry, joka on tunnusomaista kresoleille ja antraseeneille. Niiden leimahduspiste on hyvin korkea, ja ennen lyijytetraetyylin keksimistä niitä käytettiin nakutuksenestoaineina polttoaineissa.

Aromaattiset yhdisteet ovat hyvin tärkeitä kemianteollisuuden lähtöaineita. Niitä käytetään maali-, väriaine-, lääke-, kuitu- ja muoviteollisuuteen ja petrokemian teollisuuteen. Monilla on todella kaunis väri ja niitä käytetään kromoforeina. Useissa aminohapoissa on aromaattinen rengas mukana. Aromaattisia yhdisteitä voidaan joko syntetisoida tai eristää öljystä, koksinvalmistuksessa saatavasta kivihiilitervasta tai biomassasta.

Mutta ei niin mielenkiintoista ettei pahaakin. Aromaattisia yhdisteitä käytetään nimittäin laajalti väärin eli imppaamiseen. Ne nimittäin aiheuttavat tokkuraisen, sekavan olon, sillä ne liuottavat hermosolujen myeliiniä ja aikaansaavat näin hermostohäiriöitä. Juice laulaa laulussaan Kalevi ja Reiska, Orimattila että kännin antoi keskikalja sekä pikaseiska, ja Bostik Pika-7:llä on aivan tunnusomainen ksyleenin läyhä. Myös tinnerissä on runsaasti tolueenia ja ksyleeniä, ja sen paha ja voimakas haju tulee juuri näistä yhdisteistä.

Kaikenkaikkiaan aromaattiset yhdisteet ovat oma mielenkiintoinen maailmansa ja varmasti yhden masuuninlaskun arvoisia.

15 comments:

Tiedemies said...

Eikös "tinnerinä" myydä vaikka mitä, esimerkiksi asetonia, ksyleeniä, jne. Itse olen tottunut tinnerinä pitämään yleensä lähinnä ihan puhdasta tolueenia, se on kätevää esimerkiksi koneen osien putsaamiseen ja sitä voi sekoittaa bensakoneen polttoaineeseen ilman että tulee mitään ongelmia; joskus sitä jopa kannattaa lisätä puristuskestävyyden lisäämiseksi.

Heterosykliset aromaattiset ovat myös hauskoja, erityisesti indoli, ja siitä vähän monimutkaisempaan suuntaan ergoliini... :-)

Ironmistress said...

Jep. Tinneri on yleensä asetonin, etyylimetyyliketonin ja yksinkertaisten aromaattisten hiilivetyjen sekametelisoppa.

Tolueeni on kivaa kamaa tältäosin - se puhdistaa about mitä tahansa. Mutta muovien kanssa saa olla varovainen - sillä on paha taipumus liuottaa ja pehmentää varsinkin styreenipohjaisia muoveja. Mutta rasvan ja niljan se poistaa metalliosista oikein kivasti.

Arvaapa, kuka on joutunut leikkimään dieselmekatsua nyt syksyllä? Siinä smäidässä tulee tolueeni kyllä nopeasti tarpeeseen. Sen paha puoli on haju - ja se, että se liuottaa myös ihosta rasvan ja kuivettaa ihon. Suojahanskat on hyvä olla olemassa.

Tomi said...

Joidenkin käärmeiden ja liskojen tapa pitää joskus suullaan häänstä kiinni ei ole itsesyöntiä.
Se puolustusmiskeino käärmeitä vastaan, käärme ei tiedä kuinka rinkulan voisi syödä.

Ironmistress said...

Tomi, näinkin, mutta silloin kun käärme on nälkäinen, se voi syödä vahingossa itsensä. Se tulkitsee oman häntänsä saaliiksi ja syö sen.

Tomi said...

RM minun on vaikea uskoa, että käärmeet söisivät itseään.
Kyseessä on luultavasti tilanteen väärin tulkinta.

Ironmistress said...

Tomi, noin todella voi käydä.

varjovain said...

Nojoo. Melko tyhjentävä selostus. Sopisi vaikka iltalukion kemian kirjan kappaleeksi. Tosin aromaatit eivät ole minkään aminohapon "perusta" vaan aminohappojen "perusta" jos termiä pitää käyttää, on NH2-CR(alpha)-COOH rakenne, jossa R voi olla aromaatti.
Kaikki fenoliyhdisteet eivät myöskään ole vaarallisia, yleisestikin mitään tiettyä perusrakennetta ei voi pitää vaarallisena tai vaarattomana. Bentseeni on varsin karisnogeeninen, bentsoehappoa saattaa syödä kunnon puolukkahillo pläjäyksessä useita grammoja. Fenoli on vaarallinen, kurkumiini pikemminkin päinvastoin. Mainitut aminohapot muodostavat proteiineja ja peptidejä, kuten maitoproteiini kaseiinia, tai vaikkapa botuliinitoxiinia, hassu proteiini jota jotkut haluavat injektoida naamaansam, ja jota pari kolmesattoo rammoo riittäisi tappamaan joka ikisen immeisen tältä pallolta (7 mrd).

paukkis said...

"Ne jysähtävät nenän olifaktorisiin reseptoreihin kuin moukarinisku."

Kojrataan tuo lyöntiviehe: olifaktorinen ---> olfaktorinen. ;-)

Pikku perhonen said...

Tämä on kyllä ihan aiheen vierestä, mutta usko ihmisiin meni kyllä jälleen kerran: http://the-other-woman.com/index.php

Ohessa keskustelupalsta, jolla naimisissa olevien miesten rakastajattaret vaihtavat kuulumisia. Eipä voi muuta sanoa, kuin että aikamoista karmaa itselleen keräävät.

Tulit, Takkirauta, perhe- ja ihmissuhdeblogauksinesi mieleen, kun kyseisen sivuston näin.

Taidan jäädä suosiolla sinkuksi.

Ironmistress said...

PP, tuo sivusto ihan oikeasti sattuu :-(

Ironmistress said...

Tässä vielä reaalimaailman ouroboros. Kyseinen rottakäärme alkoi syömään itse itseään sapporolaisessa eläintarhassa.

Tämä outo taipumus tunnetaan monilta myrkyttömiltä käärmeiltä, kuten pytoneilta, boakäärmeiltä, rottakäärmeiltä, maissikäärmeiltä jne. Eläintarhan mukaan näin voi käydä silloin, jos käärme on nälkäinen, varsinkin silloin kun se haistaa jonkun toisen olennon hajun hännässään. Tällöin se iskee omaan häntäänsä ja nielee sen.

Tuon täytyy sattua ihan hirveästi, mutta käärmeen nielemisrefleksi on voimakkaampi, eikä se kykene oksentamaan häntäänsä ulos.

Anonymous said...

Juice muuten taisi tarkoittaa pikaseiskalla resiptivapaata särkylääkettä, jota myytiin vielä ainakin 70-luvun alussa. Oli sikäli kovaa kamaa, että jotkut käyttäjät tulivat siitä riippuvaisiksi.

Tiedemies said...

MEK on tuttu lähinnä fondue-keittimen polttoaineena, tosin kyllä sillä jotain on tullut putsattuakin. Grillistä lähti (siis pintaosista) hyvin rasvat seoksella, jossa oli 4 osaa MEKiä, 1 osa tiskiainetta ja n osaa vettä. Kuivuu nopeasti.Tosin ei niin nopeasti kuin asetonilla tai spriillä.

Ironmistress said...

Jep. MEK:n molekyyli on suurempi kuin asetonin tai etanolin, eli sen höyrynpaine on korkeampi ja se haihtuu hitaammin kuin em. litkut. Toinen hyvä puhdistusaine on etyyliasetaatti - sen haju on miellyttävämpi.

Ironmistress said...

Hih, täälläpäässä on oletettu, että pikaseiska viittaa juurikin Bostik Pika-7 -liimaan, jolla on hyvin vahva haju ja joka saa nopeasti suljetussa tilassa pyörryttämään. Koko ajan oppii uutta myös kuupanhimmennyksestä.