Rikkivety

Ben Valsler

Edward Elgar on ehkä sinulle tuttu hänen musiikistaan. Vaikka et tuntisikaan häntä nimeltä, tunnistaisit melodiat: kuninkaallinen Land of Hope and Glory on peräisin hänen Pomp and Circumstance -marssistaan. Elgar ei tyytynyt kirjoittamaan vain kuninkaallisten kruunajaisten ääniraitaa, vaan hän toimi sivutoimisesti myös kemistinä. Tässä on Mike Freemantle.

Michael Freemantle

What a difference an atom makes. Vertaa esimerkiksi H2O:ta ja H2S:ää. Vesi on huoneenlämmössä nestettä, ei pala, maistuu vähän tai ei ollenkaan ja on elämälle välttämätöntä. Rikkivety sen sijaan on syttyvää kaasua, haisee mädille munille ja on erittäin myrkyllistä.

Englantilainen säveltäjä ja innokas harrastajakemisti Edward Elgar on saattanut miettiä näitä seikkoja pyöräillessään Malvernin kukkuloilla etsiessään inspiraatiota sävellyksiinsä. Vuonna 1904 Elgar ja hänen vaimonsa Alice muuttivat Malvernista Herefordiin, jossa hän perusti kellariin kemian laboratorion. Neljä vuotta myöhemmin hän siirsi laboratorion takapihalla sijaitsevaan vajaan. Samana vuonna hän patentoi laitteen rikkivedyn valmistamiseksi, jota hän kutsui nimellä ”Elgar sulphuretted hydrogen apparatus.”

Se ei ollut ensimmäinen tällainen laite. Journal of the Chemical Society -lehdessä vuonna 1864 julkaistussa artikkelissa englantilainen analyyttinen kemisti Thomas Phipson kuvaili uutta laitetta, ”jolla voidaan kehittää rikkivetyä… altistamatta käyttäjää kaasun epämiellyttäville ja haitallisille vaikutuksille”. Hän valmisti rikkivetyä pullossa reagoimalla laimean suolahapon ja ”rautasulfidiksi” kutsumansa aineen kanssa. Yhdiste tunnetaan nykyisin nimellä rauta(II)sulfidi tai ferrosulfidi. Toinen ammoniumhydroksidiliuosta sisältävä pullo esti käyttämättä jääneen kaasun karkaamisen laboratorioon.

Hollantilaisen farmaseutin ja kojeenvalmistajan Petrus Kippin vuonna 1844 keksimästä laitteesta tuli 1900-luvun laboratoriossa yksi suosituimmista tavoista tuottaa rikkivetyä ja muita kaasuja. Kippin laite koostuu kolmesta pystysuoraan pinotusta kammiosta.

Muistan, kuinka koulun kemianopettajani lastasi keskimmäisen kammion rauta(II)sulfidikappaleilla. Hän syötti laimeaa suolahappoa yläkammiosta suppilon kautta alakammioon. Happo nousi upottamaan rauta(II)sulfidikimpaleet. Kun keskimmäiseen kammioon liitetty hana avattiin, reaktiossa syntynyt rikkivetykaasu pakeni putkea pitkin kaasupurkkiin.

Koska kaasu on ilmaa raskaampaa, se vajosi purkin pohjalle. Opettajamme sytytti sitten kaasun. Se paloi sinisellä liekillä luokan suureksi iloksi, jättäen rikkipatsaan purkin sisäpuoliselle yläpinnalle.

Sitten hän osoitti, että yhdiste on pelkistävä aine, kuplimalla kaasua kaliumpermanganaattiliuoksen läpi. Vaaleanpunainen väri hävisi manganaatti(VII)-ionien pelkistymisen johdosta mangaani(II)-ioneiksi.

Vetysulfidia esiintyy luonnostaan joissakin vulkaanisissa ja luonnonkaasuissa, raakaöljyssä sekä joissakin lähteissä ja muissa vesilähteissä. Sitä syntyy myös eläin- ja kasviaineksen mikrobien hajotessa.

1900-luvun loppupuolella ja suurimman osan viime vuosisataa rikkivetyä käytettiin laajalti laboratorioissa reagenssina systemaattisessa kvalitatiivisessa epäorgaanisessa analyysissä.

Reagenssia käytettiin tiettyjen metallikationien havaitsemiseen liuoksesta. Nämä kationit, joihin kuuluivat kadmium(II), kupari(II), lyijy(II) ja elohopea(II), tunnettiin yhteisesti nimellä kupariryhmä – tai viime aikoina nimellä toinen analyyttinen kationiryhmä.

Kun rikkivetyä kuplattiin kupariryhmän suolan laimean suolahappoliuoksen läpi, sulfidi saostui pois. Saostuman värit antoivat ensimmäisen viitteen metallista. Esimerkiksi kadmiumsulfidi on keltainen. Useat sulfidit ovat kuitenkin mustia. Tämän jälkeen tehtiin lisätestejä kationin tunnistamiseksi. Esimerkiksi elohopea(II)sulfidi on ainoa kupariryhmän sulfideista, joka ei liukene kuumaan laimeaan typpihappoon.

Kemiallisen analyysin tällainen muoto oli vakio-ohjelmaan kuuluvia kemian peruskoulutuksen harjoittelukursseja 1970-luvulle asti. Sen käyttö suolan sisältämän metallin tunnistamiseen osoittautui kuitenkin usein monimutkaiseksi ja hankalaksi. Se meni suurelta osin pois muodista viime vuosisadan viimeisinä vuosikymmeninä, kun nykyaikaiset instrumentaaliset analyysitekniikat tulivat käyttöön. Nykyään käytetään yleisesti atomiabsorptiospektroskopiaa ja induktiivisesti kytketyn plasman massaspektrometriaa metallien nopeaan määrittämiseen yhdisteistä. Analyyttiset kemistit ja epäilemättä useimmat kemian perusopiskelijat voivat siksi olla kiitollisia siitä, että heidän ei enää tarvitse käyttää rikkivetyä analyyttisenä reagenssina.

Ben Valsler

Tässä oli Mike Freemantle rikkivedyn kanssa. Ensi viikolla Georgia Mills palkitsee meidät elintärkeän välittäjäaineen osumalla.

Georgia Mills

Se toimii sekä hormonina että välittäjäaineena ja säätelee useita tärkeitä toimintoja – tarkkaavaisuudesta ja tunteista oppimiseen ja motivaatioon. Dopamiinilla on osansa myös seksuaalisessa tyydytyksessä ja pahoinvoinnissa, toivottavasti näitä kahta ei koskaan sekoiteta keskenään.

Ben Valsler

Seuraa Georgiaa ensi viikolla. Siihen asti odotamme kuulevamme sinusta – lähetä sähköpostia osoitteeseen [email protected] tai twiittaa @chemistryworld. Olen Ben Valsler, kiitos kun liityit seuraani.