Kemiallinen energia ja kiertotalous (KE5)
Moduulissa käsitellään kemiallista energiaa ja energian varastointi- ja hyödyntämistapoja. Siinä perehdytään luonnontieteellisen tutkimuksen suunnitteluun sekä tarkastellaan hapettumis- ja pelkistymisreaktioita ja niiden sovelluksia. Eettisyyden ja ympäristöosaamisen laaja-alaisten tavoitteiden lisäksi moduulissa korostuvat vuorovaikutusosaamisen tavoitteet.
Yleiset tavoitteet
- 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
Laaja-alainen osaaminen
Moduulissa käsitellään kemiallisen energian varastointia ja hyödyntämistä sekä energian tuotantoa. Pohtimalla esimerkiksi kemian merkitystä kestävämpien ratkaisujen tuottajana teollisuusprosesseissa, kierrätyksessä ja uusiutuvan energian tuotannossa, voidaan tukea eettisyyden ja ympäristöosaamisen vahvistumista. Lisäksi voidaan tutustua Suomen kaivos- ja metalliteollisuuteen, metallien valmistus- ja jalostusprosesseihin, metallien riittävyyteen sekä kierrätykseen.
Pareittain tai pienissä ryhmissä toteutetut kokeelliset tutkimukset esimerkiksi sähkökemiallisista pareista, elektrolyysistä tai reaktioentalpian määrityksestä, vahvistavat vuorovaikutusosaamista. Tutkimussuunnitelman tai ongelmanratkaisun ideointi ja suunnittelu pienryhmissä vahvistaa vuorovaikutusosaamisen lisäksi luovaa osaamista. Vuorovaikutusosaaminen vahvistuu myös laboratoriotöihin liittyviä raportteja kirjoitettaessa.
Laaja-alainen osaaminen arvioidaan soveltuvin osin jatkuvana arviointina tai summatiivisesti.