Valtakunnalliset valinnaiset opinnot
Molekyylit ja mallit (KE3) 2 op
Tavoitteena on, että opiskelija
- osaa käyttää ja soveltaa tietoa hiilen yhdisteistä jokapäiväisen elämän ilmiöissä
- osaa soveltaa ainemäärän ja konsentraation käsitteitä
- osaa tutkia kokeellisesti ja erilaisia malleja käyttäen hiilen yhdisteitä
- ymmärtää, kuinka tieto hiiliyhdisteistä rakentuu kokeellisen toiminnan ja siihen kytkeytyvän mallintamisen kautta
- osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa mallintamisen välineenä.
Keskeiset sisällöt
- liuoksen valmistus ja laimentaminen sekä standardisuoran sovittaminen pitoisuuden määrittämiseksi
- hiilivetyjen sekä hiilen happi- ja typpiyhdisteiden funktionaaliset ryhmät ja nimeämisen perusteet
- hapettuminen ja pelkistyminen hiilen happiyhdisteissä
- hiilen yhdisteiden rakenteiden mallintaminen ja ominaisuuksien selittäminen rakenteen avulla
- suhdekaavan ja molekyylikaavan selvittäminen laskennallisesti sekä rakenneisomeria
- kvanttimekaaninen atomimalli, hybridisaatio ja stereoisomeria hiiliyhdisteissä
- tutustuminen spektrien antamaan informaatioon aineen rakenteesta
- Laaja-alainen osaaminen: Hyvinvointi- ja monitieteinen osaaminen.
- Toteutus: Harjoitellaan liuosten valmistusta, laimennosta ja vahvistetaan laborointitaitoja. Tutkitaan hiiliyhdisteitä arjen kemikaalien, kuten lääkkeiden ja kosmetiikan näkökulmasta. Käytetään mallinnusohjelmia orgaanisten yhdisteiden rakenteiden tutkimisessa ja nimeämisessä.
- Arviointi: Kokeelliset tutkimukset, molekyylimallinnukset, keskusteluihin osallistuminen. Summatiivinen ja formatiivinen arviointi.
Kemiallinen reaktio (KE4) 2 op
Tavoitteena on, että opiskelija
- saa kokonaiskuvan kemiallisten reaktioiden moninaisuudesta ja merkityksestä elinympäristössämme
- osaa käyttää ja soveltaa reaktioihin liittyviä käsitteitä jokapäiväisen elämän, ympäristön ja yhteiskunnan ilmiöissä sekä nykyteknologian sovelluksissa
- osaa tutkia kemiallisia reaktioita kokeellisesti ja erilaisia malleja käyttäen
- ymmärtää aineen häviämättömyyden merkityksen kemiassa.
Keskeiset sisällöt
- reaktioyhtälön kirjoittaminen: kemiallisen reaktion symbolinen ilmaisu ja tasapainottaminen, reaktiotuotteiden kaavat ja nimet
- saanto ja rajoittava tekijä kemiallisessa reaktiossa
- ideaalikaasun tilanyhtälö ja ainemäärä
- saostumis- ja hajoamisreaktio, palamisreaktio
- protolyysi, neutraloituminen ja titraus analyysimenetelmänä
- additio, eliminaatio, substituutio, kondensaatio ja hydrolyysi hiiliyhdisteissä sekä yleisimpien biomolekyylien muodostuminen
- polymeroitumisreaktiot, polymeerien ominaisuudet, käyttö ja elinkaari
- reaktioiden tutkiminen kokeellisesti sekä tutkimustulosten käsitteleminen, tulkitseminen ja esittäminen
- Laaja-alainen osaaminen: Vuorovaikutusosaaminen, monitieteisyys.
- Toteutus: Tehdään kokeellisia töitä reaktiokinetiikasta ja kemiallisista reaktioista. Sovelletaan reaktioihin liittyviä käsitteitä arkielämän, ympäristön ja yhteiskunnan ilmiöissä. Syvennetetään kokeellisen tutkimuksen tekemistä, mittaustulosten käsittelyä ja tulkintaa sekä tulosten esittämistä. Vahvistetaan vuorovaikutustaitoja ryhmätyöskentelyssä ja tulosten esittämisessä koko ryhmälle.
- Arviointi: Arvioitava työselostus/raportti kokeellisesta tutkimuksesta ja osallistuminen keskusteluun. Summatiivinen ja formatiivinen arviointi.
Kemiallinen energia ja kiertotalous (KE5) 2 op
Tavoitteena on, että opiskelija
- ymmärtää kemiallisen energian varastoinnin ja hyödyntämisen periaatteita
- oppii perustelemaan eri näkökulmia yhteiskunnallisessa keskustelussa mm. energian tuotannosta
- 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
- Laaja-alainen osaaminen: Yhteiskunnallinen osaaminen, eettisyys ja ympäristö-, globaali- ja kulttuuriosaaminen.
- Toteutus: Perehdytään metallien ja kemikaalien tuotantoprosesseihin, (kotimaan) kaivosteollisuuteen ja metallien kierrätykseen. Opiskellaan kemiallisen energian varastoinnin ja hyödyntämisen periaatteita ja perustellaan mielipiteitä keskustelussa energiaratkaisuista. Tunnistetaan kiertotalouden periaatteita ja niihin liittyviä ratkaisuja.
- Arviointi: Kokeelliset tutkimukset ja osallistuminen keskusteluun. Summatiivinen ja formatiivinen arviointi.
Kemiallinen tasapaino (KE6) 2 op
Tavoitteena on, että opiskelija
- tunnistaa kemian merkityksen terveyteen ja ympäristöön liittyvien ongelmien ratkaisemisessa
- osaa tutkia kokeellisesti reaktionopeuteen ja kemialliseen tasapainoon liittyviä ilmiöitä
- osaa käyttää laskennallisia ja graafisia malleja reaktionopeuden ja kemiallisen tasapainon kuvaamisessa, selittämisessä ja ennusteiden tekemisessä
- osaa esittää tutkimustuloksia graafisesti ja arvioida tutkimustuloksia ja -prosessia
- tutustuu teollisuuden prosesseissa ja luonnossa tapahtuviin tasapainoreaktioihin ja niiden merkitykseen.
Keskeiset sisällöt
- kemiallisen reaktion nopeus ja siihen vaikuttavat tekijät
- homogeenisen tasapainon kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen käsittely konsentraatioilla, tasapainotilaan vaikuttaminen
- hapot ja emäkset ja niihin liittyvät käsitteet sekä palamistuotteiden reaktiot vedessä
- happo-emästasapainon laskennallinen käsittely
- vahvan ja heikon protolyytin titrauskäyrät
- puskuriliuosten toimintaperiaate sekä elimistön ja luonnon puskurisysteemejä kvalitatiivisella tasolla
- reaktionopeuteen ja tasapainoreaktioihin liittyvien ilmiöiden tutkiminen kokeellisesti sekä ilmiöiden mallintaminen ja analysointi graafisesti tietokonesovelluksella
- tutustuminen kemian tarjoamiin mahdollisuuksiin jonkin terveyteen tai ympäristöön liittyvän ongelman ratkaisemisessa kuten vesi ja vedenpuhdistus, happamoitumisen ja ilmastonmuutoksen ehkäisy, savukaasujen puhdistus sekä lääkkeen tai jonkin peruskemikaalin tuotanto.
- Laaja-alainen osaaminen: Hyvinvointi, monitieteisyys, yhteiskunnallinen osaaminen.
- Toteutus: Tutkitaan kemiallisten tasapainoreaktioiden merkitystä ympäristölle ja terveydelle, hyödynnetään laskennallisia ja graafisia malleja reaktionopeuden ja kemiallisen tasapainon kuvaamisessa, selittämisessä ja ennusteiden tekemisessä. Esitetään tutkimustuloksia graafisesti ja arvioidaan tuloksia ja -prosessia
- Arviointi: Reaktionopeuden tai neutraloitumisen mallintaminen graafisesti ja laskennallisesti. Keskusteltuun osallistuminen, kokeellinen työskentely. Summatiivinen ja formatiivinen arviointi.