1. Hiili
Mieti
• Missä kaikissa aineissa on hiiltä?
• Mikä ero on tuhkalla ja hiilellä?
• Mitä hehkuvassa hiilessä tapahtuu?
• Onko hiili aina mustaa?
• Miksi kynttilä nokeaa?
• Mitä on timantti?
• Mitä tarkoittaa ilmastonmuutos?
• Mikä ero on tuhkalla ja hiilellä?
• Mitä hehkuvassa hiilessä tapahtuu?
• Onko hiili aina mustaa?
• Miksi kynttilä nokeaa?
• Mitä on timantti?
• Mitä tarkoittaa ilmastonmuutos?
Työ: Tulitikun polttaminen
Sytytä tulitikku ja anna sen palaa miltei kokonaan. Mitä ainetta jää jäljelle?
Polta palanut tulitikku kaasupolttimen sinisellä liekillä kokonaan. Mitä havaitset?
Hiili on elollisen luonnon perusrakennusaine
Ilman hiiltä ei olisi kasveja, eläimiä eikä ihmisiä. Niissä kaikissa on hiiltä. Elollisen luonnon yhdisteiden lisäksi myös monet keinotekoiset eli synteettiset aineet sisältävät hiiltä. Kun uunissa poltetaan puuta, puussa olevat aineosat kaasuuntuvat ja palavat. Jäljelle jää hiillos, joka sisältää pääasiassa hiiltä. Suuri osa puusta on silloin vielä palamatta. Hehkuvassa hiilloksessa hiili palaa hiilidioksidiksi. Kun puu on palanut kokonaan, jäljelle jää tuhkaa, joka sisältää pääasiassa erilaisia suoloja. Puu voidaan hajottaa yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi kuumentamalla sitä hapettomassa tilassa. Tällaista puun hajottamista kuumentamalla kutsutaan puun kuivatislaukseksi. Siinä syntyy erilaisia palavia yhdisteitä, kuten tervaa ja tärpättiä. Jäljelle jäävä osa on niin sanottua puuhiiltä.
Sarjakuva
Hiili kiertää luonnossa
Hiiltä on kaikkialla luonnossa, ja se on elollisen luonnon perusalkuaine. Vaikka kaikki elävä joskus kuolee, siinä olevat hiiliatomit eivät häviä mihinkään, vaan kiertävät luonnossa jatkuvasti.
Hiilen kierto on osa luonnon normaalia toimintaa. Yhteyttämisessä eli fotosynteesissä ilman hiilidioksidi sitoutuu sokerina kasveihin. Kasveissa sokeri muuttuu muiksi hiiliyhdisteiksi, jotka toimivat kasvien tukirakenteina ja energiavarastoina.
Kasveista hiili siirtyy erilaisina yhdisteinä eläimiin. Kun eloperäinen yhdiste palaa tai lahoaa, siitä vapautuu ilmakehään hiilidioksidia, joka vähitellen sitoutuu takaisin metsiin ja muihin kasveihin. Ilmakehässä olevaa hiilidioksidia liukenee myös valtameriin.
Maaperään jääneet orgaaniset aineet hajoavat yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi, jolloin jäljelle jää hiiltä. Hiiltä sisältävät turve ja kivihiili ovat syntyneet tällä tavalla. Myös hajoamistuotteina syntyvät yhdisteet voivat varastoitua maaperään. Tällaisia hajoamistuotteita ovat esimerkiksi maaöljy ja maakaasu.
Ilman hiilidioksidipitoisuus on viime vuosina kasvanut, mikä johtuu ennen muuta fossiilisten polttoaineiden, kuten maaöljyn ja kivihiilen, lisääntyvästä käytöstä. Palaessaan ne kohottavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta. Hiilidioksidipitoisuuden kasvu kohottaa ilman keskimääräistä lämpötilaa eli voimistaa kasvihuoneilmiötä. Syynä lämpötilan kohoamiseen on se, että ilmakehässä oleva hiilidioksidi päästää Auringosta tulevan säteilyn ilmakehän läpi, mutta estää maapallolta heijastuvan lämpösäteilyn pääsyn takaisin avaruuteen. Tällöin lämpö jää ilmakehään.
Hiilen kierto on osa luonnon normaalia toimintaa. Yhteyttämisessä eli fotosynteesissä ilman hiilidioksidi sitoutuu sokerina kasveihin. Kasveissa sokeri muuttuu muiksi hiiliyhdisteiksi, jotka toimivat kasvien tukirakenteina ja energiavarastoina.
Kasveista hiili siirtyy erilaisina yhdisteinä eläimiin. Kun eloperäinen yhdiste palaa tai lahoaa, siitä vapautuu ilmakehään hiilidioksidia, joka vähitellen sitoutuu takaisin metsiin ja muihin kasveihin. Ilmakehässä olevaa hiilidioksidia liukenee myös valtameriin.
Maaperään jääneet orgaaniset aineet hajoavat yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi, jolloin jäljelle jää hiiltä. Hiiltä sisältävät turve ja kivihiili ovat syntyneet tällä tavalla. Myös hajoamistuotteina syntyvät yhdisteet voivat varastoitua maaperään. Tällaisia hajoamistuotteita ovat esimerkiksi maaöljy ja maakaasu.
Ilman hiilidioksidipitoisuus on viime vuosina kasvanut, mikä johtuu ennen muuta fossiilisten polttoaineiden, kuten maaöljyn ja kivihiilen, lisääntyvästä käytöstä. Palaessaan ne kohottavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta. Hiilidioksidipitoisuuden kasvu kohottaa ilman keskimääräistä lämpötilaa eli voimistaa kasvihuoneilmiötä. Syynä lämpötilan kohoamiseen on se, että ilmakehässä oleva hiilidioksidi päästää Auringosta tulevan säteilyn ilmakehän läpi, mutta estää maapallolta heijastuvan lämpösäteilyn pääsyn takaisin avaruuteen. Tällöin lämpö jää ilmakehään.
Hiilen yhdisteitä on miljoonia
Kemialliset yhdisteet jaetaan orgaanisiin ja epäorgaanisiin yhdisteisiin. Kaikista kemiallisista yhdisteistä suurin osa on hiiltä sisältäviä eli orgaanisia yhdisteitä. Orgaanisella kemialla tarkoitetaankin hiiliyhdisteiden kemiaa. Orgaanisia yhdisteitä tunnetaan yli kymmenen miljoonaa erilaista. Hiiliyhdisteiden suuri määrä johtuu hiilen kyvystä liittyä toiseen hiileen ketjuksi tai renkaaksi. Esimerkiksi polttoaineet, elintarvikkeet ja lääkkeet sisältävät tällaisia hiiliketjuja ja -renkaita.
Pienimolekyylisimmät orgaaniset yhdisteet, esimerkiksi maakaasuna tunnettu metaani CH4 ja hitsauksessa käytettävä asetyleeni C2H2, ovat huoneen lämpötilassa kaasuja. Vähän suuremmista molekyyleistä koostuvat yhdisteet ovat tavallisesti nesteitä ja kaikkein suurimolekyylisimmät yhdisteet kiinteitä aineita. Nesteitä orgaanisissa yhdisteissä on paljon enemmän kuin epäorgaanisissa yhdisteissä. Orgaaniset yhdisteet eivät kestä kovaa kuumentamista, vaan ne hajoavat jo muutaman sadan celsiusasteen lämpötiloissa. Pääosa orgaanisista yhdisteistä on palavia. Tällaisia ovat esimerkiksi maakaasu, bensiini ja polttoöljy. Monilla orgaanisilla yhdisteillä, esimerkiksi etikalla ja bensiinillä, on myös niille tunnusomainen haju.
Muut kuin hiilen yhdisteet, esimerkiksi vesi ja ruokasuola, ovat epäorgaanisia yhdisteitä. Myös itse hiili ja muutamat sen yhdisteet kuuluvat epäorgaaniseen kemiaan. Näitä hiilen epäorgaanisia yhdisteitä ovat esimerkiksi hiilidiokidi CO2 ja hiilimonoksidi eli häkä CO sekä erilaiset karbonaatit, kuten kalkkikivi CaCO3.
Hiilellä on monta esiintymismuotoa
Alkuaineena hiilellä on erilaisia esiintymismuotoja, kuten timantti, grafeeni, grafiitti, fullereeni ja hiilinanoputki. Vaikka kaikkien esiintymismuotojen rakenneosaset ovat hiiliatomeja, aineet ovat erinäköisiä, koska hiiliatomit niissä ovat liittyneet toisiinsa eri tavoin.
Timantissa jokaista hiiliatomia ympäröi neljä muuta hiiliatomia, jolloin muodostuu kolmiulotteinen, luja rakenne. Tällaisesta avaruusrakenteesta johtuu timantin äärimmäinen kovuus. Timantteja käytetään erilaisissa leikkureiden ja porien terissä, joilla voi leikata esimerkiksi lasia tai kiveä. Puhtaat timantit ovat värittömiä ja kirkkaita, ja ne taittavat voimakkaasti valoa. Koruissa käytettävien timanttien värisävyt vaihtelevat kirkkaista punasävyisiin ja jopa mustiin. Väri johtuu timantissa olevista epäpuhtauksista. Timantit ovat kalliita ja haluttuja jalokiviä. Merkittävimmät timanttien tuottajamaat ovat Etelä-Afrikka, Venäjä ja Kanada mutta myös Suomen kallioperästä on löydetty pieniä timantteja.
Grafeeni on yhden atomin paksuinen kerros hiiliatomeja. Jokaiseen hiiliatomiin on liittynyt kolme muuta hiiliatomia. Grafeeni on kestävin tunnettu aine. Se johtaa hyvin sähköä ja lämpöä. Lisäksi grafeeni on lähes läpinäkyvää. Näiden ominaisuuksien vuoksi grafeeni soveltuu hyvin kosketusnäyttöihin ja aurinkokennoihin.
Grafiitti muodostuu monesta grafeenikerroksesta. Tasomaiset kerrokset ovat liittyneet heikosti toisiinsa, ja siksi grafiitti hajoaa helposti litteiksi liuskoiksi. Grafiittia käytetään voiteluaineena ja elektronisten laitteiden osissa. Puuhiili ja noki ovat hyvin pienikiteistä grafiittia. Myös lyijykynät ja taskulampun paristot sisältävät grafiittia. Lisätietoa https://www.tekniikkatalous.fi
Hiilinanoputki on rullalle kiertynyttä grafeenia, jolla on verkkomainen ja erittäin luja rakenne.
Fullereeni on kuin hiilestä valmistettu ”jalkapallo”, jossa on 60 hiiliatomia. Hyvin alhaisissa lämpötiloissa fullereenimolekyylien ja metalliatomien seoksessa sähkövirta on saatu kulkemaan miltei ilman vastusta. Tällaisia aineita kutsutaan suprajohteiksi.
Tulevaisuudessa fullereenille ja rakenteeltaan sitä muistuttavalle nanoputkelle ennustetaan laajaa käyttöä elektronisissa laitteissa ja uusissa materiaaleissa
Työ: Sormenjäljet
Koko teknisen rikostutkinnan ala on saanut alkunsa perinteisestä, mutta yhä erittäin tärkeästä tutkinnan lajista, sormenjälkien taltioinnista.
Sormenjäljestä tekee ainutlaatuisen se, että se on ainoa menetelmä, jolla taatusti saadaan yksilöityä jälki omistajalleen. Sormenjälkiä voi taltioida mitä erilaisimmilta pinnoilta. Erityisen hyvin niitä saa penslattua esiin kiiltäviltä pinnoilta.
Otetaan sormenjälki talteen lasilevystä hiilijauheen avulla:
Teipillä saadaan sormenjälki irti lasilevystä:
Sormenjäljestä tekee ainutlaatuisen se, että se on ainoa menetelmä, jolla taatusti saadaan yksilöityä jälki omistajalleen. Sormenjälkiä voi taltioida mitä erilaisimmilta pinnoilta. Erityisen hyvin niitä saa penslattua esiin kiiltäviltä pinnoilta.
Otetaan sormenjälki talteen lasilevystä hiilijauheen avulla:
Teipillä saadaan sormenjälki irti lasilevystä:
Tupakan kuivatislaus ja vaarat
Kuivatislataan tupakka eli kuumennetaan sitä vähähappisessa koeputkessa. Tällöin tupakka ei pala vaan muuttuu mustaksi hiileksi.
Kuumennettaessa saadaan hyvin näkyviin terva, joka irtoaa yhdestä tupakasta. Samalla vapautuu muitakin kaasuja .
Kuuntele seuraava:
https://youtu.be/HD__r66sFjk
Kuumennettaessa saadaan hyvin näkyviin terva, joka irtoaa yhdestä tupakasta. Samalla vapautuu muitakin kaasuja .
Kuuntele seuraava:
https://youtu.be/HD__r66sFjk
Lääkehiili
Carbomix-rakeita käytetään ensisijaisesti akuuttien myrkytysten hoitoon. Valmistetta voidaan käyttää myös ripulin hoitoon. Aktiivihiili sitoo lääkeseoksena käytettynä tehokkaasti erilaisia lääkeaineita ja myrkkyjä, joten sitä voidaan käyttää esimerkiksi akuuttien myrkytysten yhteydessä estämään ruoansulatuskanavaan suun kautta joutuneiden aineiden imeytymistä. Lääkehiilen tulisi kuulua jokaisen kodin lääkevalikoimaan, jotta hätätapauksessa hiilen anto onnistuu riittävän nopeasti. Ota aina myrkytystapauksissa välittömästi yhteyttä lääkäriin, päivystyspoliklinikkaan tai Myrkytystietokeskukseen (puh. (09) 471 977).
Urea ?
Uimahallin suihkussa on käytävä alasti, koska muuten veteen liukenee ureaa (HS 2/2024)
Se ei riitä puhdistautumiseen, että uima-asua vähän raotetaan ja suihku tähdätään sen sisäpuolelle, sanoo ympäristötarkastaja Jukka Kiesi.
UIMA-ALTAIDEN veteen päätyy Kiesin mukaan kaikenlaista irtainta ihmiskehosta: hiuksia, hilsettä, roskia, piilolinssejä – ja ureaa.
Urean tunnetuin lähde on virtsa, mutta uimahallissa yleinen lähde on hiki.