Hei, igjen!

Jeg har nå vært utplassert ved Kjemisk Institutt i snart 11 uker, og er med dette godt over halvveis i praksisperioden min her. Som jeg nevnte i forrige innlegg, holder vi ved laboratoriegruppen for uorganisk nanokjemi og katalyse på med syntese av metall-organiske rammeverk (MOF). Som en liten repetisjon fra sist, er MOF-er poreholdige strukturer som består av organiske molekyler som har dannet bindinger med uorganiske metallkationer. Det finnes veldig mange forskjellige MOF-er, men felles for dem er den karakteristiske poreholdige strukturen som gir dem store overflateareal. Dette er relevant for energistudiet ved at materialteknologien kan benyttes til blant annet redusering av energitap, utvikling av bedre og mer miljøvennlige energiløsninger, til energilagring og mye mer. Én av årsakene til at MOF-er så allsidige, er at man kan syntetisere MOF-er med akkurat de egenskapene man har behov for. Innen energilagring, kan man eksempelvis undersøke hvilke egenskaper den gjeldende teknologien krever (porestørrelse, stabilitet, morfologi, konduktivitet etc.) og deretter syntetisere en passende MOF basert på disse kravene. Eksempelvis fungerer MOF-er med høy porøsitet og fleksibilitet godt til lagring og transport av ioner. Mer om MOF-er og deres energi-relaterte virkningsområde kan du lese her.

 

Mer spesifikt hva jeg gjør i praksis, er å syntetisere ulike MOF-er og organiske ligander. Ettersom jeg ikke er tilstede hver ukedag, får jeg ikke alltid følge syntesen av MOF-en/liganden fra start til slutt. Noen ganger er jeg med på starten, noen ganger slutten, og noen ganger kun steg der imellom. Følgelig tok det litt tid før jeg klarte å få overblikk over de ulike syntesestegene, spesielt siden ulike MOF-er/ligander syntetiseres på forskjellig måte.

Listen av arbeidsoppgaver jeg får delta på, er veldig lang; vi veier opp riktig mengde av de kjemiske stoffene som skal brukes, løser opp stoffer i løsemiddel, blander stoffer i teflonkopp og inkuberer dem i varmeskap i angitt tid (varierer), fordamper vekk overflødig løsemiddel ved hjelp av en vakuumfordamper som kan temperatur- og trykkjusteres avhengig av kokepunktet til det aktuelle løsemiddelet, renser og filtrerer prøvene, gjennomfører re-krystallisering av prøvene, utfører både kromatografi (metode for å separere de ulike komponentene i prøven basert på deres affinitet til den stasjonære fasen), røntgendiffraksjonsmålinger og kjernemagnetisk resonans-spektroskopi (NMR) av prøvene, undersøker produktenes separasjonsegenskaper mellom ulike gasser, vasker brukt utstyr etc. Arbeidsoppgavene er med andre ord veldig varierte.

Bildet her er tatt under syntese av en organisk ligand, og viser en prøve som er oppløst i vann og klargjort til vasking og deretter filtrering. Ved vasking kan man tilsette en renseløsning som er uløselig med den vandige prøven, og som følgelig legger seg under eller over vannfasen slik at det oppnås to forskjellige faser. Deretter kan prøven ristes slik at urenheter i prøven som ikke ønskes overføres til renseløsning-fasen. Slik kan urenhetene skylles ut sammen med renseløsningen ved hjelp av ventilen nederst. Deretter kan den rensete prøven eksempelvis tilsettes syre slik at prøven utfelles fra den vandige løsningen, før den til slutt kan filtreres ved hjelp av filterpapir og trykk fra vannslange, samt vaskes på nytt med vann til riktig pH er oppnådd. Til slutt står man igjen med det ferdige produktet, som er en organisk ligand som nå (forhåpentligvis) er fri for urenheter.

 

Arbeidsplassen er som sagt en uorganisk kjemi-lab. Ettersom vi så langt i studieløpet kun har hatt KJEM110 – Kjemi og energi, har jeg ikke nok fagkunnskap til å forstå kjemien bak alle metodene vi benytter. Dette gjør at jeg ikke får mulighet til å gjennomføre arbeidsoppgaver på laboratoriet helt alene. Jeg føler likevel ikke at dette er et hinder for læringsutbyttet, ettersom jeg får arbeide sammen med en tysk utvekslingsstudent med gode kjemikunnskaper. Han forklarer meg hva som skjer i de ulike trinnene, viser meg, og lar meg forsøke selv. Jeg har også fått utdelt en del relevant faglitteratur slik at jeg har kunnet lese meg opp på det viktigste.

For å kunne forstå og gjennomføre arbeidsoppgavene helt selvstendig, er det altså avgjørende å ha litt flere kjemifag. Den obligatoriske emnekombinasjonen i studieplanen til studieretningen «kjemiske energiløsninger» gir tilsynelatende et veldig godt grunnlag. Særlig utpeker følgende fag seg som nyttige for denne typen arbeidsplass: KJEM120 – Grunnstoffenes kjemi, KJEM123 – Eksperimentell uorganisk kjemi, KJEM210 – Kjemisk termodynamikk og KJEM131 – Organisk syntese og analyse. Utenom de nevnte obligatoriske emnene, hadde også emnet NANO244 – Material- og nanokjemi vært nyttig å ha. Gjennom disse emnene får man god innføring i blant annet uorganisk kjemi, og man lærer om egenskapene til de ulike grunnstoffene samt hvordan de reagerer med hverandre. I tillegg lærer man om ulike analysemetoder som eksempelvis kromatografi, spektroskopi og røntgendiffraksjon. Du kan lese mer om emnene her.

 

Dersom man synes dette høres spennende ut, er kanskje studieretningen «kjemiske energiløsninger» en smart vei å gå.

 

-Frida