Piraajalahus

Piraajalahus on vesinikperoksiidi (H2O2) ja kontsentreeritud väävelhappe (H2SO4) segu, mis on tugevate oksüdeerivate ja happeliste omadustega. Nende omaduste tõttu kasutatakse piraajalahust näiteks klaasnõude puhastamiseks laboris, eemaldamaks klaasi pinnale „kleepunud“ oksüdeeruvaid orgaanilisi ühendeid (aldehüüde, alkohole, ketoone, alkeene jms). Piraajalahus leiab kasutust ka mikroelektroonika tööstuses, kus seda kasutatakse ränist pooljuhtplaatide puhastamiseks. Lahuse nimetus tuleneb Lõuna-Ameerikas elavatest kalaliikidest, sest lahuse kiire toime sarnaneb mõnevõrra lihatoiduliste piraajate toitumisprotsessi tulemiga (st saakloomast jääb järele vaid luustik). H2O2 ja H2SO4 vahekord piraajalahuses võib mõnevõrra varieeruda. Sageli kasutatakse valmistamiseks eeskirja, mille kohaselt tuleb kokku segada 3 ruumalaosa kontsentreeritud väävelhapet ja 1 ruumalaosa 30% vesinikperoksiidi lahust. Piraajalahuse reageerimisel orgaaniliste ainetega eristatakse sageli kaks etappi. Esimeses etapis toimub hapnikku sisaldavate orgaaniliste ainete dehüdreerimine (ehk vee eemaldumine), kuivõrd kontsentreeritud väävelhappe segunemine veega on energeetiliselt väga soodustatud (ja tugevalt eksotermiline). Teine etapp põhineb äärmiselt reaktsioonivõimelise hapnikuradikaali omadustel, mis saab oksüdeerida süsinikku täielikult (st oksüdatsiooniastmeni IV). Erinevalt kroomsegust (toimeaineks H2CrO4), mida kasutatakse laborites samuti sageli klaasnõude puhastamiseks, ei põhjusta piraajalahuse kasutamine klaasnõude saastumist Cr3+-ioonidega. Samas lisandub piraajalahusega töötlemisel klaasi pinnale silanoolrühmi (Si-O-H), mis tõstab klaasi hüdrofiilsust. Piraajalahus on tugevalt korrodeeriv, mistõttu selle säilitamiseks sobivad vaid klaasist, terasest või teflonist konteinerid. Kuna piraajalahus oksüdeerib ka nahka, siis on lahusega töötamisel hädavajalik kasutada laboratoorset kaitsevarustust (nitriilkindad, kittel). Piraajalahuse reaktsioon orgaaniliste ainetega on väga eksotermiline (st energiat eraldub), seetõttu ei tohi piraaja lahust kallata orgaaniliste jääkide anumasse. Kindlasti tuleb vältida ka piraajalahuse juhuslikku lekkimist/segunemist orgaaniliste jäätmetega. Kuna orgaaniliste ainete oksüdeerumisel piraajalahuse toimel eraldub süsihappegaas ja muud gaasilised saadused (sh ebastabiilsed peroksiidid), viiakse piraaja lahusega töötlus läbi mittesuletud anumas tõmbekapi all, võimaldades gaasilistel saadustel reaktsioonisegust takistamatult lahkuda (st ei teki ülerõhku). Piraajalahuse läheduses ei tohi tulekahju kustutamiseks kasutada vett, küll aga sobib süsihappegaaskustuti. Guo, Wei; Ruckenstein, Eli (25. september 2003). "Crosslinked glass fiber affinity membrane chromatography and its application to fibronectin separation". Journal of Chromatography. B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 795 (1): 61–72. DOI:10.1016/s1570-0232(03)00497-5. ISSN 1570-0232. PMID 12957170. admin (7. märts 2023). "How Piranha Etch is Used in Silicon Wafer Cleaning". Modutek (Ameerika inglise). Vaadatud 15. juulil 2023. ""Piranha" mixture vs. an apple". MEL Science (inglise). Vaadatud 15. juulil 2023. University of Chicago Environmental Health and Safety Office (04.07.2014). "Standard Operating Procedure for Piranha Solutions" (PDF). The Molecular Institute for Engineering. Vaadatud 15.07.2023. Liao, Yuzhen; Chen, Xiao; Jiang, Yutong; Qu, Chao; Liu, Xiaoqi; Zhao, Ansha; Yang, Ping; Huang, Nan; Chen, Jiang (2023). "Piranha solution treatment: A facile method for improving the antithrombotic ability and regulating smooth muscle cell growth on blood contact materials". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 11. DOI:10.3389/fbioe.2023.1166334/full. ISSN 2296-4185. Westheimer, F. H. (1. detsember 1949). "The Mechanisms of Chromic Acid Oxidations". Chemical Reviews (inglise). 45 (3): 419–451. DOI:10.1021/cr60142a002. ISSN 0009-2665. Carretero, Daniel Sanchez; Huang, Chih-pin; Tzeng, Jing-Hua; Huang, Chin-pao (15. märts 2021). "The recovery of sulfuric acid from spent piranha solution over a dimensionally stable anode (DSA) Ti-RuO2 electrode". Journal of Hazardous Materials (inglise). 406: 124658. DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124658. ISSN 0304-3894. "Working with piranha solution". admin.kuleuven.be (inglise). Vaadatud 15. juulil 2023. Roske, Chris; Wong, Keith (1.12.2014). "ACID PIRANHA ETCH STANDARD OPERATING PROCEDURE" (PDF). mmrc.caltech.edu/. Vaadatud 15.07.2023.