Alkuaineet


   HS.fi

Tuntemamme elämä vaatii happea
HS 12.6.2007

Maailman ensimmäinen sukellusvene esiteltiin kuningas Jaakko I:lle Englannissa vuonna 1624. Kaksitoista soutajaa liikutti alusta parin tunnin ajan.


Mukana oli sukellusveneen keksijä, hollantilainen Cornelius Drebbel ja joitain matkustajia. Yksi matkustajista kertoi myöhemmin, että tuoretta hengitysilmaa saatiin säiliöstä.


Siinä tuskin oli happea, koska se keksittiin toistasataa vuotta myöhemmin.


Drebbelin aikaan oli kuitenkin tiedossa, että salpietari eli kaliumnitraatti luovutti miedosti kuumennettaessa jotakin kaasua. On mahdollista, että Drebbel tuotti tällä tavoin happea alukseensa. Se myös puhdistaa ilmaa hiilidioksidista.


Ilman koostumuksen selvittämistä häiritsi pitkään antiikista asti piintynyt käsitys. Sen mukaan ilma itse on yksi alkuaineista yhdessä maan, veden ja tulen kanssa.


Tosin jo Leonardo da Vinci huomasi, että ilman täytyy sisältää jotakin elämälle välttämätöntä, koska kun tämä jokin kuluu astiasta loppuun, kynttilästä sammuu liekki, eikä yksikään eläin pysy samassa astiassa hengissä.


Monet tutkijat tuottivat happea 1600-luvulla, mutta yksikään heistä ei ymmärtänyt mitä oli saanut aikaan. Kunnian hapen löytämisestä jakavatkin kolme 1700-luvun kemistiä, englantilainen Joseph Priestly, ruotsalainen Carl Wilhelm Scheele ja ranskalainen Antoine Lavoisier.


Priestly valmisti happea 1774 keskittämällä auringonvaloa lasiputkessa olevaan elohopeaoksidiin (HgO) ja keräsi syntyneen kaasun. Hän huomasi, että kynttilä paloi tässä kaasussa paremmin kuin tavallisessa ilmassa. Hiirikin eli pitempään.


Scheele oli tuottanut happea jo kaksi vuotta aiemmin kuumentamalla elohopeaoksidia. Hänen artikkelinsa aiheesta julkaistiin kuitenkin vasta Priestlyn jälkeen.


Scheele tiesi löytäneensä uuden alkuaineen. Hänkin kirjoitti kirjeen Lavoisierille ja kuvaili, mitä oli tehnyt. Lavoisier ymmärsi lopulta, miten tärkeä alkuaine happi oli.


Aiemmin oli ajateltu, että palavassa aineessa olisi flogistoniksi kutsuttua ainetta. Se saavuttaa suljetussa tilassa aikanaan kyllästymispisteensä - ja siksi liekki aina lopulta sammuu. Lavoisier päätteli, että on juuri päinvastoin: palamiseen tarvitaan happea, joka toisin kuin flogiston ei siirry ilmaan, vaan on yksi ilman ainesosa.


Lavoisier ehdotti uudelle alkuaineelle nimeä oxygène, happoa muodostava, koska hän arveli sen olevan olennainen osa kaikkia happoja.


Nimi vakiintui Englannissakin vastustuksesta huolimatta, kun Erasmus Darwin - Charles Darwinin isoisä - julkaisi runon nimeltä Oxygen.


Happi on maailmankaikkeuden kolmanneksi yleisin alkuaine vedyn ja heliumin jälkeen.


Happi syntyy tähdissä: kun vety on fuusioitunut heliumiksi ja helium hiileksi, hiilestä syntyy happea.


Mitä massiivisempi tähti, sitä enemmän happea syntyy.


Aurinkoa massiivisemmissa tähdissä happiytimetkin yhtyvät ja tuottavat pii-, fosfori- ja rikkiytimiä.


Ihmiskehon massasta happea on noin 60 prosenttia. Maankuoressakin happi on yleisin alkuaine 47 prosentin osuudellaan. Happi on kaikelle tuntemallemme elämälle välttämätöntä. Se on osa dna-molekyyliä ja melkein kaikkia muitakin elämälle tärkeitä molekyylejä.


Kasvit käyttävät yhteyttäessään hiilidioksidia ja luovuttavat happea, eläimet taas kuluttavat happea polttaessaan ravintoa. Jätteenä muodostuu hiilidioksidia.


Yhteyttämisen aloittivat maapallolla sinilevät kolme miljardia vuotta sitten. Kaksi miljardia vuotta sitten ne olivat nostaneet ilmakehän hapen pitoisuuden prosenttiin.


Vasta 500 miljoonaa vuotta sitten ilmakehä alkoi olla nykyisen kaltainen.


Happi kulkee keuhkoista kudoksiin punasolujen hemoglobiinin rauta-atomiin sitoutuneena.


Hemoglobiinin ansiosta litraan verta menee 0,2 litraa happea - paljon enemmän kuin vereen ilman hemoglobiinia liukenisi.


Ilmakehässä happea on 21 prosenttia. Se siis häviää typelle, jota ilmassa on 78 prosenttia.


Hapen osuus ei voi vaihdella kovin paljon. Jos happipitoisuus laskee alle 17 prosentin, emme pysty hengittämään. Toisaalta jos happipitoisuus nousee yli 25 prosentin, kaikki orgaaninen aine syttyy äärimmäisen herkästi palamaan.


Myös puhtaan hapen hengittäminen voi olla vaarallista ja johtaa kouristuksiin. Moni puhdasta happea käyttänyt sukeltaja on hukkunut tämän takia.


Tehohoidossa käytetyistä happinaamareista tai -viiksistä ei niistäkään tule puhdasta vaan noin 30-prosenttista happea.


Lentokoneiden happinaamarit eivät sisällä happikaasua lainkaan. Happi on sidottu natriumkloraattiin, joka onnettomuuden uhatessa reagoi maskin rautajauheen kanssa.


Kaikki teollisuudessa käytetty happi saadaan ilmasta. Joka vuosi tuotetaan sata miljoonaa tonnia happea lähinnä nesteytetystä ilmasta.


Hapesta 55 prosenttia kuluu terästeollisuudessa ja 25 prosenttia kemianteollisuudessa.


Paljon happea kuluu myös muun muassa sairaaloissa, vedenkäsittelyssä ja avaruusraketeissa.


Rehevöityneiden vesien tilaa kuvaa niiden niin sanottu biologinen hapenkulutus. Kun vesikasvit ja ilmakehä eivät pysty tarjoamaan vesistön tarvitsemaa happea, sitä voi pumpata veteen.


Happi on erittäin reaktiivinen alkuaine. Se muodostaa oksideja kaikkien muiden alkuaineiden paitsi jalokaasujen kanssa. Se hapettaa orgaanisia aineita nopeasti liekillä tai hitaasti, kuten ihmisenkin elimistössä.


Ikävä kyllä happi hapettaa myös metalleja, kuten rautaa hyödyttömäksi ruosteeksi.



MARKO HAMILO / Helsingin Sanomat

AIEMMAT OSAT