KE5 Kemiallinen energia ja kiertotalous (2op)

Opintojaksolla käsitellään kemiallista energiaa ja energian varastointi- ja hyödyntämistapoja. Siinä perehdytään luonnontieteellisen tutkimuksen suunnitteluun sekä tarkastellaan hapettumis- ja pelkistymisreaktioita ja niiden sovelluksia.


Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija
  • ymmärtää kemiallisen energian varastoinnin ja hyödyntämisen periaatteita ja osaa perustella mielipiteitään keskustelussa energiaratkaisuista
  • ymmärtää energian häviämättömyyden ja energianmuutokset kemiallisissa reaktioissa
  • tuntee merkittävien metallien ominaisuuksia sekä valmistus- ja jalostusprosesseja ympäristövaikutuksineen
  • osaa tutkia sähkökemiaan liittyviä ilmiöitä kokeellisesti ja kuvata niitä malleja käyttäen
  • tuntee yhteiskunnassa merkittävien metallien kierrätyksen ja kiertotalouden periaatteet sekä niihin liittyviä ratkaisuja.


Keskeiset sisällöt

  • reaktiossa sitoutuva tai vapautuva energia muodostumisentalpioiden, sidosenergioiden ja Hessin lain avulla
  • reaktiosarja- ja seoslaskujen periaatteet
  • hapetusluvut ja hapettumis-pelkistymisreaktiot
  • metallien ominaisuuksia ja käyttökohteita, valmistus- ja jalostusprosesseja sekä riittävyys ja kierrätettävyys
  • sähkökemian keskeiset periaatteet: jännitesarja, normaalipotentiaali, kemiallinen pari, elektrolyysi ja kemiallisen energian varastointi
  • luonnontieteelliseen tutkimukseen tutustuminen tai tutkimuksen tai ongelmanratkaisun ideointi ja suunnittelu
Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa yhteyksissä: reaktiosarjat teollisuusprosesseissa, kaivannaisteollisuuden merkitys yhteiskunnassa, energian tuotanto, varastoiminen ja käyttö uusiutuvassa energiataloudessa sekä hybridienergia.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeellisilla tutkimuksilla: liukenemis- tai reaktioentalpian määritys kalorimetrissä, hapetus-pelkistystitraus, sähkökemiallisen parin jännitteen mittaaminen, esineen pinnoittaminen elektrolyyttisesti, veden hajotus elektrolyysillä sekä polttokennon toiminnan tutkiminen.


Laaja-alainen osaaminen

Opintojaksolla korostuvat eettisyyden ja ympäristöosaamisen sekä vuorovaikutusosaamisen laaja-alaiset tavoitteet. Opintojaksolla opiskelija oppii ymmärtämään erilaisia energian tuotanto-, varastointi- ja käyttötapoja, merkittävien metallien valmistus- ja jalostusprosessien ympäristövaikutusia, kierrätyksen ja kiertotalouden periaatteita sekä niihin liittyviä ratkaisuja. Opetus ohjaa opiskelijaa ottamaan vastuuta ympäristöstä, käyttämään kemian osaamistaan kestävän tulevaisuuden rakentamisessa sekä arvioimaan omia valintojaan luonnonvarojen kestävän käytön ja kiertotalouden kannalta. Opiskelija tunnistaa kemian tarjoamia ratkaisuja erilaisiin ympäristöhaasteisiin. Monipuolisten työtapojen avulla opiskelija myös kehittää vuorovaikutustaitojaan ja oppii pitkäjänteisyyttä sekä vastuunottamista omasta työskentelystään.


Arviointi

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei-dokumentoitavaa palautetta. Opiskelijan oppimista ja laaja-alaisen osaamisen kehittymistä tuetaan esimerkiksi antamalla palautetta opiskelijan työskentelystä opintojen aikana. Opiskelun aikaisen palautteen tarkoituksena on ohjata opiskelijaa tulemaan tietoiseksi työskentelytavoistaan ja vuorovaikutustaidoistaan. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.
 
Arvosanan antaminen perustuu opiskelijan käsitteelliseen osaamiseen, kokonaisuuksien hallintaan ja työskentelyn monipuoliseen havainnointiin. Opintojakso arvioidaan numeerisesti asteikolla 4–10.