Varför skyddsglasögon?

Tillhör kategori: biokemi, livets kemi, säkerhet

Författare: Rickard Engström, Kenneth Forsberg

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Frätande Använd skyddsglasögon 

Tid för förberedelse: 10 minuter

Tid för genomförande: 10 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Utföres med normal varsamhet

Svårighetsgrad: Busenkelt

Introduktion

Experimentet går ut på att visa vad som kan hända om man får kemiskt skadliga ämnen i ögat. Detta kan man enkelt påvisa genom att ta enkla vardagsvaror, ex. äggvita som får symbolisera människans proteinrika öga och utsätta det för olika kemikalier.

Riktlinjer

Detta experiment utförs som ett bevis på hur viktig säkerheten i kemisalen är och varför man använder skyddsglasögon. Experimentet utförs av läraren, som med en demonstration framme vid katedern kan visa eleverna vad som händer i ögat om det utsätts för kemiska ämnen.

Säkerhet

Starka syror och baser kommer att användas av läraren och bör som alltid användas med försiktighet.

Kaustik soda (NaOH) Säkerhetsmärkning för natriumhydroxid Frätande är särskilt frätande på slemhinnor och skadar ögon och hud.

Eftersom äggvitan kommer att koagulera i provrören måste dessa diskas ur och syra-basresterna kan sköljas ut i diskhon. Äggvitan som blir kvar i slasken kommer att vara så pass neutraliserad av diskvattnet att den kan slängas i papperskorgen. Syror och baser kan givetvis förvaras och användas vid ett senare tillfälle. OBS ! Tänk på att aldrig hälla tillbaka använda kemikalier.

Materiel

Förarbete

Man kan separera äggulan från vitan hos ett par ägg i förväg.

Bered NaOH-lösning genom att försiktigt lösa ta en matsked kaustik soda i 1 dl vatten. Var försiktig när du gör detta! Det blir stark värmeutveckling.

Utförande

  1. Häll upp äggvitan två provrör eller små bägare.
  2. Tillsätt syran till det ena provrörer/bägare och basen till det andra.
  3. Vänta och se vad som händer med äggvitan (ögat).

Variation

Undersök själva om det finns andra ämnen som kan vara skadliga för ögat och som kanske finns i vår närhet, ex. alkohol, bensin, maskindiskmedel etc.

Dessutom kan man visa att ett redan skadat öga ej går att reparera genom att neutralisera syran eller basen med dess antagonist.

Förklaring

Ögat, dvs äggvitan i vårt fall, denatureras när det kommer i kontakt med syran eller basen.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Proteinernas funktion

Proteiner har två viktiga funktioner i din kropp. Dels utgör proteinerna det viktigaste materialet för att bygga upp kroppens olika delar, dels styr proteinerna de kemiska omvandlingar som är hela grunden för liv. Man känner idag till flera tusen proteiner med olika funktion, av vilka de flesta är enzymer. Enzymer är alltså de proteiner som sköter de kemiska omvandlingarna i kroppen och fungerar som katalysatorer. En katalysator är ett ämne som i liten mängd påskyndar en reaktion mellan andra ämnen utan att själv förbrukas.

Proteinernas uppbyggnad

Proteiner är uppbyggda av mindre molekylbyggstenar, nämligen aminosyror. Det finns totalt 20 olika aminosyror. I en vanlig proteinmolekyl är det oftast flera hundra aminosyror ihopkopplade och när var och en av dem kan väljas bland 20 olika finns det väldigt många sätt att pussla ihop olika proteiner. Proteiner är inte bara långa raka kedjor av aminosyror. I stället böjer och veckar sig kedjorna på olika sätt ; en del rullar ihop sig till långa spiraler. Det är aminosyrorna som avgör vilken form proteinet skall få och det är också aminosyrorna som bestämmer vilken funktion proteinet får i kroppen.

Alla aminosyror har en sidokedja. Denna sidokedja kan vara stor eller liten, vattenlöslig eller fettlöslig, vätebindande, sur eller basisk osv. I en del proteiner kan aminosyrakedjan sno ihop sig till ett nystan på ett sådant sätt att sådana sidokedjor som "trivs ihop" kommer i närheten av varandra och dessutom kan vissa sidokedjor bindas ihop med speciell bindningar, s.k. sulfidbryggor.En brygga bildas genom att en SH-grupp i ett protein reagerar med ett annat proteins SH-grupp:
R-S-H + H-S-R + ½O2 → R-S-S-R + H2O
Genom en oxidationsreaktion bildas alltså en disulfid. Bryggan kallas därmed för disulfidbrygga och är helt enkelt stabiliserande tvärbindningar, s.k. "bryggor" mellan peptidkedjorna, vilket leder till att dessa proteingrupper (vävnader) blir extra starka.

Många biologiska vävnader är uppbyggda av denna typ, ex. naglar, senor , hud och hår. Det är alltså disulfidbryggor som ger håret stadga. Detta utnyttjas när man permanentar hår. Då använder man först vätskor som reducerar bryggorna, vilket då leder till att dessa bryts. Håret fixeras sedan i den form man önskar. Därefter oxideras SH-grupperna så att det åter bildas disulfidbryggor. Håret blir då "permantat" i den nya formen.

Disulfidbindningar i hår bryts och återbildas i nya positioner

Samma aminosyraföljd ger alltid samma "nystan", dvs samma 3-dimensionella form. Funktionen hos sådana proteiner bygger på att denna tredimensionella form vänder speciella "kemiska ytor och håligheter" mot omgivningen. Andra molekyler och cellstrukturer kan sedan samverka med dessa.

Denaturering

Proteiner är mycket känsliga ämnen. Det beror på att molekylernas form lätt ändras. Proteinerna består, så som ovan nämnts, av långa, mer eller mindre veckade kedjor. Veckningen stabiliseras genom att olika delar av en kedja binds till varandra. Bindningarna är dock relativt svaga och därför bryts de lätt, vilket leder till att molekylens form ändras. Detta leder i sin tur till att proteinets biologiska aktivitet försvinner och att dess löslighet ändras. Man säger att proteinet denatureras.

Ett protein är därför mycket känsligt för pH-ändringar, eftersom sådana medför ändrade laddningar i vissa aminosyror, vilket påverkar deras samverkan med andra grupper i kedjan. Den tredimensionella formen på ett protein blir alltså annorlunda om pH ändras. Om pH ändras väldigt mycket kommer alltså proteinet att förändras så pass mycket att det förlorar sin funktion, dvs. proteinet (ex. hud & ögon) förstörs och denna process är inte reversibel. Övriga faktorer som kan denaturera ett protein är värme och organiska lösningsmedel.

Proteiner binder lätt till vatten och när protein gör det sväller de. Detta kan man märka när man badat länge, då blir huden alldeles "russinlik". Proteiner sväller märkbart redan efter en kort tids kontakt med en svagt basisk lösning, medan starka basiska lösningar förstör huden. Sura lösningar drar istället samman proteinmaterial.

Generell formel för aminosyra

I vattenlösning sker protolys enligt formeln:
Syra-basjämvikt hos aminosyra

Fördjupning

Natriumhydroxid

Egenskaper

Natriumhydroxid, NaOH, är ett vitt, fast salt som är lättlösligt i vatten. Upplösningen sker under kraftig värmeutveckling. Om tillsatsen av fast natriumhydroxid är stor kan värmeutvecklingen bli så kraftig att det finns risk att bränna sig. Natriumhydroxid innehåller den starka basen OH och är frätande både i vattenlösning och i fast form. Eftersom den är lättlöslig kan man få lösningar med mycket stark basisk reaktion.

Ibland kallas natriumhydroxiden för "kaustik soda" vilket betyder "frätande soda". Sodan anger att ämnet är basiskt. Benämningen "kaustik" används för att skilja natriumhydroxiden från vanlig soda som är natriumkarbonat, Na2CO3. Ytterligare ett namn på natriumhydroxid är "natronlut". Då man köper natriumhydroxid får man det ofta i formen flingor eller små pastiller.

Hälsorisker

Den starkt basiska hydroxiden denaturerar och bryter ned proteiner. Speciellt utsatt är man för stänk i ögat. Ögat är nämligen fullt med proteiner som koagulerar och bildar en vit massa, som äggvitan i ett kokt ägg. Det är därför viktigt med glasögon när du arbetar med natriumhydroxid. Om du ändå skulle få stänk i ögat måste du omedelbart spola ögat rikligt med rinnande vatten och fortsätta skölja länge. Ring läkare och be om råd när du har spolat ögat i några minuter, eller ännu bättre - be någon hjälpa ringa dig medan du fortsätter spola. Sedan måste du besöka läkare för kontroll och eventuell behandling.

Stänk på huden är visserligen frätande, men inte farliga på samma sätt. Huden är tjock och släpper inte igenom luten. Om du sköljer omgående, så klarar du dig sannolikt utan skador. Stänk på kläder, arbetsbänkar och liknande ska sköljas och torkas bort på en gång, så att det inte blir bortglömt. Annars kan någon ovetande komma i kontakt med hydroxiden och kanske gnugga sig i ögat.

Koncentrationen har betydelse

Hydroxidens frätande förmåga är har direkt samband med koncentrationen. En vanlig förrådslöning med NaOH är ofta 2 molar (2 M, 2 mol/dm3). Den är kraftigt frätande och ska behandlas med stor försiktighet. En NaOH-lösning på lab som är 0,1 mol/dm3 är inte alls lika farlig, men ändå ganska stark. Om koncentrationen är 0,010 mol/dm3, så kan NaOH-lösningen betraktas som relativt ofarlig, men ändå riskabel att få stänk av i ögonen. Är den bara 1 millimolar, dvs. 0,001 mol/dm3, så är NaOH-lösningen tämligen harmlös, för då är den 2000 gånger mer utspädd än förrådslösningen som var 2 mol/dm3.

Hydroxidjonen liknar fluoridjonen

Hydroxidjonen OH och fluoridjonen F har samma laddning och är lika stora. Det innebär att de ofta är utbytbara.

Tandemalj innehåller ämnet hydroxidapatit, Ca5(PO4)3OH, där hydroxidjonen ingår. Hydroxidjonen som ingår i tandemaljen är en stark bas som lätt reagerar med syra som produceras av bakterier i munnen. Det leder till att tandemaljen löses upp. Men om man ersätter hydroxidjonerna med fluoridjoner så att det i stället bildas fluoridapatit, Ca5(PO4)3F, så minskar känsligheten för syra. Fluoridjonen är en mycket svagare bas än hydroxidjonen. Därför reagerar den inte lika lätt med syra och då är också tandemaljen mindre känslig för syra.

Ytterligare ett exempel på likheten är mätning med jonselektiv elektrod avsedd för bestämning av fluoridhalten. I en starkt basisk lösning är hydroxidhalten hög och på grund av likheten med fluoridjoner ger hydroxidjonerna också utslag med den fluoridselektiva elektroden. Man får en så kallad interferens från hydroxid i fluoridmätningen och resultatet blir en överskattning av fluoridhalten i lösningen.

mer material på avancerad nivå kommer

Litteratur

  1. Yngve Lindberg, Stefan Nordlund, Helen Pilström, Ebba Wahlström, Kemi för gymnasieskolan N3, 1993, Almqvist & Wiksell, Uppsala.
  2. Christer Ekdahl, Folke A Nettelblad, Anders Pålsson, Kemi spektrum, 1998, Erlanders/Berlings förlag, Arlöv.
  3. Lars Dahlstrand, Allmän Kemi NT, andra delen, 1992, Skogs grafiska AB, Malmö.
  4. Bo Birgersson, Olov Sterner, Erik Zimersson, Kemiska hälsorisker - toxologi i kemiskt perspektiv, 1983, Libertryck, Stockholm.
  5. Gunnar Hägg, Kemisk reaktionslära, 1977, Almqvist & Wiksell, Uppsala.
  6. Hans Borén, Monika Larsson, Tor Lif, Sigvard Lillieborg, Birgitta Lindh, Kemiboken A för gymnasieskolan, NV-programmet, 1998, Almqvist & Wiksell Tryckeri, Uppsala.

Fler experiment


biokemi, livets kemi
Bjud din jäst på mat
DNA ur kiwi
Doft och stereoisomeri
Enzymaktivitet i ananas
Enzymkinetik för katalas
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Fruktmörade proteiner
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar?
Klorofyllets röda fluorescens
När fungerar enzymet bäst?
pH-förändringar vid fotosyntes

säkerhet
Bensinbrand
Pulversläckare
Släcka fett på rätt sätt
Tillverka tomtebloss