Hur man knäcker coronaviruset med hjälp av kemi

Tack vare kunskaper i kemi kan vi – och eleverna – diskutera och förstå vad det är som gör att skyddande åtgärder är effektiva.

Jag har tidigarelänk till annan webbplats bloggat om varför man inte ska spara sina bästa frågor till provet. Här är några saker om coronavirus och kemi, som man skulle kunna utveckla till provfrågor, men som jag själv i alla fall kommer att diskutera på lektionerna. I klassrummet eller on-line – eller både och!

Kemisk bindning och organisk kemi

Varför hjälper det att tvätta händerna när man ska hindra coronaviruset från att spridas? Svaret hänger samman med virusets struktur. Alla virus innehåller någon typ av nukleinsyra (hos coronavirus är det enkelsträngat RNA) med skyddande protein. Coronaviruset har dessutom ett fosfolipidmembran som den tar med sig från den infekterade cellen.

Modell av ett coronavirus.

Coronavirus är omslutna av ett membran som de tar med sig från sin värdcell. I membranet finns en mängd klubbliknande proteiner instuckna. Proteinerna ger viruset något som liknar en corona när man tittar på dem i mikroskop, och som har gett dem deras namn.

Tvålmolekyler är till strukturen rätt så lika fosfolipiderna som bygger upp membranet. Därför löses membranet av tvålen (”lika löser lika”, som det heter), och då förlorar också viruset sin förmåga att infektera nya celler.

Handsprit verkar på nästan samma sätt. Handspriten innehåller en blandning av etanol och isopropanol (2-propanol). Båda två är fettlösande tack vare sin struktur. De hydrofoba (fettlösliga) delarna av proteinerna i viruset påverkas också. Då rubbas proteinernas struktur, och de får försämrad funktion. Detta leder också till att viruset inte kan infektera nya celler.

Natriumstearat i två olika utföranden.

Natriumstearat är ett exempel på en tvålmolekyl (eller egentligen jonförening).

Oxidation och reduktion

Blekmedel av typen ”Klorin” är vattenlösningar av natriumhypoklorit, NaClO(aq), och kan användas för att desinficera hårda ytor. Hypokloritjonen, ClO⁻, är nämligen ett relativt starkt oxidationsmedel. Därför förstör det både virusets proteiner och RNA. Vid redoxreaktioner i neutral eller basisk lösning reduceras hypokloritjonen till kloridjoner och hydroxidjoner enligt nedanstående reaktionsformel:

ClO⁻ + H₂O + 2e⁻ → Cl⁻ + 2OH⁻

Man ska dock akta sig för att använda Klorin tillsammans med andra rengöringsmedel. De är ofta sura, och då reduceras hypokloritjonen istället till giftig klorgas:

2H⁺ + ClO⁻ + e⁻ → ½Cl₂ + H₂O

Väteperoxid, H₂O₂, kan också användas som desinfektionsmedel, och fungerar på precis som Klorin som ett slags oxidationsmedel. I sura lösningar reduceras väteperoxiden till vatten enligt nedanstående reaktionsformel:

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O

Som en bonusfråga kan man här ge eleverna i uppgift att balansera en redoxformel med hjälp av oxidationstalsmetoden. Till exempel den här: I sur lösning oxideras järn(II)joner till järn(III)joner av väteperoxid. Väteperoxiden reduceras då till vatten. Vilken blir då den balanserade redoxformeln?

På det här sättet hoppas jag att jag hjälper eleverna att förstå både att och hur kunskaper om kemi påverkar oss både som individer och samhälle. Och att det är viktigt med kemikunskaper, även för den som inte är kemist!

”My job is not to be easy on people. My job is to make them better.”

Steve Jobs