Oulun yliopiston vanhalla puolella liikkuva ei voi olla huomaamatta sen 70-lukulaisen kirkasta värimaailmaa. Siitä kokonaisuudesta huutomerkin lailla erottuu Kemiankadulla sijaitseva fluorinvalkoisena hohtava kemian opetuslaboratorio. Opetuslaboratorio remontoitiin viime vuonna, ja nykyaikaiset tilat ovat saaneet kiitosta sekä opiskelijoilta että henkilökunnalta. Labrapäivän aamuna opetuslaboratoriossa on keskittynyt tunnelma, kun toisen vuosikurssin kemianopiskelijat soveltavat teoriaa käytäntöön. Vetokaapeissa on valmistumassa biodieseliä. Harjoituksia valvoo synteettisen orgaanisen kemian tutkijatohtori Johanna Kärkkäinen.
Oulun yliopiston orgaanisen kemian tutkijatohtori Johanna Kärkkäinen, mitä orgaaninen kemia tiivistetysti on?
Orgaaninen kemia on hiiliyhdisteiden kemiaa, siinä tutkitaan erilaisten hiiliyhdisteiden rakenteita ja ominaisuuksia. Orgaanisessa kemiassa tehdään reaktioita, joissa orgaanisten yhdisteiden funktionaaliset ryhmät joko muuttuvat tai korvautuvat toisilla ryhmillä. Funktionaalisia ryhmiä ovat esimerkiksi hiilivedyt, alkoholit, aldehydit, ketonit ja amiinit. Ja alkoholeissa toiminnallinen ryhmä on hydroksyyli (-OH). Usein sanonkin, että kyse on orgaanisen kemian palapelistä, jossa osia voi sovittaa yhteen lukuisilla eri tavoilla.
Kertoisitko hieman työstäsi yliopistolla?
Tutkijatohtorin työhöni kuuluu myös opetus. Opetuksen osuus on 40 prosenttia työajasta. Juuri nyt on opetuksen suhteen työntäyteinen periodi. Opetan johdatus orgaaniseen kemiaan -kurssia lähes parisatapäiselle opiskelijajoukolle sekä tätä laboratoriokurssia, jossa opiskelijat pääsevät itse tekemään orgaanisen kemian reaktioita. Samalla tulevat tutuksi orgaanisen kemian työmenetelmät. Tänään opiskelijat valmistavat biodieseliä rypsiöljystä ja metanolista emäskatalysointimenetelmällä.
Tutkimustyössäni, yhdessä Katja Lappalaisen kanssa, olemme viime aikoina keskittyneet luonnontuotteiden kuten tärkkelyksen kemialliseen modifiointiin. Mielestäni luonnonmateriaalien hyödyntäminen on kiinnostavaa. Olemme täällä käyttäneet esimerkiksi opiskelijaravintolan perunankuorijätettä, josta olemme saaneet tärkkelystä. Muunneltua tärkkelystä voidaan teollisuudessa mahdollisesti käyttää vedenpuhdistusmateriaalina, eli kemiantutkimuksella on rooli myös kestävien ratkaisujen kehittämisessä.
Mikä opetustyössä on mielestäsi palkitsevinta? Millaista orgaanisen kemian opetus on?
Työ on monipuolista ja mukavaa. Opettajana pääsen keskustelemaan ja ohjaamaan. Yksilöohjauksen määrä kasvaa, mitä pidemmälle opiskelija opinnoissaan etenee. Lisäksi olen toisena ohjaajana kahdessa eri väitöskirjassa. Toisessa väitöskirjassa juurikin pyritään valmistamaan tärkkelyksestä vedenpuhdistusmateriaaleja, ja toisessa puolestaan valmistetaan biomassasta ensin sokereita ja niistä edelleen korkean lisäarvon tuotteita.
Ensimmäisen vuosikurssin aikana perehdytään keskeisiin orgaanisiin yhdisteisiin, niiden ominaisuuksiin, reaktiivisuuteen ja reaktiomekanismeihin. Reaktiomekanismeilla kuvataan sidosten hajoamista ja uudelleen muodostumista reaktion tapahtuessa, ja niiden ymmärtäminen on tärkeä osa orgaanista kemiaa. Toisen vuosikurssin kanssa opittua teoriaa päästään soveltamaan käytännössä.
Orgaanisen kemian laboratorioharjoitukset jatkuvat vielä kolmantena opiskeluvuotena. Samoihin aikoihin opiskelijat aloittavat kandidaatintutkielmakurssin. Silloin kemian eri tutkimusalat esittelevät omaa tutkimustaan ja tarjoavat kandinaiheita. Viime vuodet ovat osoittaneet, että kahden ensimmäisen vuoden aikana suurimmalle osalle opiskelijoista alkaa hahmottua, mihin he haluavat syventyä kemian opinnoissaan.
Olet Oulun yliopiston kasvatti ja väitellyt tohtoriksi vuonna 2007. Mitä tutkit väitöskirjassasi?
Väitöskirjassa valmistettiin erilaisia ionisia nesteitä, tutkittiin niiden ominaisuuksia ja sopivimpia käytettiin iso-okteenin valmistusreaktiossa. Ioniset nesteet koostuvat anionista ja kationista eli ne ovat suoloja, aivan kuin ruokasuola (NaCl). Ionisen nesteen sisältämät ionit ovat isoja ja usein orgaanisia yhdisteitä ja tämän vuoksi ne ovatkin huoneenlämpötilassa nesteitä. Ionisilla nesteillä on monia hyviä ominaisuuksia verrattua tavallisimpiin orgaanisiin liuottimiin ja yksi niistä on haihtumattomuus.
Väitöskirjatutkimuksen aikana kävin tutkijavaihdossa Belfastissa Queen’s Universityssa, jossa on tunnettu ionisten nesteiden tutkimuslaboratorio, ja se oli hyvä kokemus. Nyt toimin täällä kemialla Erasmus-koordinaattorina ja kannustan meidän opiskelijoita lähtemään ulkomaille joko vaihtoon tai harjoitteluun.
