EDUMOL - Kemia yläkoulu

• 1.1 Kemian mikromaailma TAVOITE: Ymmärtää kuinka pieniä hiukkasia kemistit tutkivat
  SISÄLTÖ: Luonnotieteiden (biologian, kemian ja fysiikan) mittakaavat

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Mikä on solujen mittaluokka? Mistä solut koostuvat? Mistä molekyylit koostuvat?

  Mittayksiköt Ihmisellä on ollut aine tarve tutkia ympäristöään ja mitata erilaisia suureita. Eri puolilla maailmaa ihmiset ovat kehittäneet erilaisia mittajärjestelmiä, joista monet ovat edelleen käytössä. Esimerkiksi Yhdysvalloissa käytettävä pituusmitta maili vastaa Suomessa 1,609 kilometriä. Vanha suomalainen pituusmitta oli peninkulma. Peninkulma oli alun perin määritelty siksi matkaksi, jossa koiran haukku kuuluu tyynessä ilmassa (oikeastaan penin kuuluma). Peninkulmaa pitempi yksikkö oli päivämatka (2 peninkulmaa), joka vastasi ihmisen päivässä jalan taittamaa matkaa, noin 20 km. Muita mittoja olivat lappalainen epävirallinen yksikkö poronkusema (n. 7,5 km), joka tarkoitti matkaa, jonka poro kulkee virtsatarpeiden välillä. Yksiköiden mahdollisten sekaantumisten takia on kehitetty kansainvälinen yksikköjärjestelmä, jota käytetään myös Suomessa. Yksikköjärjestelmää kutsutaan SI-järjestelmäksi. SI-järjestelmän perusyksiköt ovat pituuden yksikkö metri, massan yksikkö kilogramma, ajan yksikkö sekunti, sähkövirran yksikkö ampeeri, lämpötilan yksikkö kelvin, ainemäärän yksikkö mooli ja valovoiman yksikkö kandela. (Tekstissä lihavoituja yksiköitä tarvitaan yläkoulun luonnontieteissä.) Linkit YLE.fi - Elämä on silkkaa kemiaa (19 min) SI-muunnin

  USA:ssa lämpötila mitataan fahrenheiteissa ja Euroopassa celsiusasteissa.

  
  
  

• 1.2 AineTAVOITE: Ymmärtää, että laajat käsitteet voidaan jakaa pienempiin osiin
  SISÄLTÖ: Aine

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Mitä tarkoittaa homogeeninen? Mitä tarkoittaa heterogeeninen? Mikä ero on alkuaineella ja yhdisteellä?

  Kemia tutkii ainetta Kemia kuten muutkin luonnontieteet on syntynyt ihmisen halusta ymmärtää meitä ympäröivää maailmaa. Jo vuosituhansia ihmiset ovat pohtineet kysymystä, mistä kaikki ympärillämme oleva aine koostuu. Eri aikakausina kysymyksestä on vallinnut erilaisia näkemyksiä. Esimerkiksi antiikin aikana uskottiin, että kaikki aine koostuu neljästä eri alkuaineesta, joita olivat maa, vesi, ilma ja tuli. Aineen tutkimisessa otettiin suuri edistysaskel siinä vaiheessa, kun siirryttiin pelkästä pohdiskelusta (filosofoinnista) laboratorioihin tekemään käytännön kokeita. Kemia onkin kokeellinen luonnontiede, jossa laboratoriossa työskenteleminen opintojen alusta asti on itsestäänselvyys. Kemiaa on vaikea ymmärtää syvällisemmin ilman laboratoriossa suoritettavaa kokeellista työskentelyä. Laboratoriossa teoriaopinnot yhdistyvät kädentaitoihin, luovuuteen ja kärsivällisyyteen. Aineen tutkiminen jatkuu edelleen kemian laboratorioissa. Kemistit pyrkivät jatkuvasti kehittämään uusia aineita (yhdisteitä) esimerkiksi lääkkeiksi. Toisaalta tärkeää on kehittää myös uusia keinoja jo olemassa olevien aineiden tunnistamiseksi. Kemistin tehtäviin kuuluu esimerkiksi selvittää, sisältääkö dopingnäyte kilpailun säännöissä kiellettyjä aineita. Kemiantutkimuksen tuloksia ovat esimerkiksi muovit, maalit, lääkkeet, lannoitteet, polttoaineet ja erilaiset metalliseokset. Linkit YLE.fi - Rokotteet ja antibiootit (25 min)

  Kemia tutkii ainetta

  
  
  

• 1.3 Kemialliset merkitTAVOITE: Oppia 20 alkuaineen kemialliset merkit
  SISÄLTÖ: Alkuaineiden kemialliset merkit

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Kemiallinen merkki koostuu yhdestä tai kahdesta kirjaimesta. Ensimmäinen kirjain on aina iso kirjain. Toinen kirjain on aina pieni kirjain.

  Alkemia Alkemiaa on totuttu pitämään taikauskona ja epätieteellisenä toimintana sekä nykyisen kemian vastakohtana. Alkemian monet perusväitteet ovatkin nykytiedon vastaisia, ja alkemistien tavoite luoda kultaa kemiallisin keinoin ei voinut onnistua. Myöhäis­keskiajan alkemistit olettivat kaikkien metallien muodostuneen elohopean ja rikin höyryistä. Kulta ja muut vanhastaan tunnetut metallit tunnistettiinkin alkuaineiksi vasta 1700- ja 1800-lukujen taitteessa. Alkemia muistutti nykyistä kemiaa siinä, että se pyrki tavoitteeseensa myös kokeellisin keinoin. Alkemistit eivät kuitenkaan kokeiden epäonnistuessa juurikaan arvostelleet omia teorioitaan (esimerkiksi neljästä alkuaineesta: maa, vesi, ilma ja tuli) vaan syyttivät koelaitteistoaan. Alkemistien pyrkimykset olivat myös välttämättömiä nykyaikaisen kemian synnylle, sillä alkemistit kehittivät monia kemian kehitykselle välttämättömiä välineitä ja valmistivat uusia yhdisteitä kuten rikkihapon ja typpihapon. 1500-luvulta lähtien monet alkemistit, erityiseseti Paracelsus, keskittyivät lääkeaineiden tutkimukseen. Alkemistien menetelmät olivat karkeita. Yleensä he aloittivat sekoittamalla huhmareessa kolmea ainetta: metallimalmia (lähinnä epäpuhdasta rautaa), jotain toista metallia (esim. elohopeaa) ja happoa (tyypillisimmin hedelmistä tai kasviksista saatua sitruunahappoa). Näiden hienontamiseen käytettiin jopa puoli vuotta, jotta ne sekoittuisivat täydellisesti, ja sitten seosta alettiin kuumentaa varovasti upokkaassa. Prosessi oli vaarallinen, sillä siinä syntyi myrkyllisiä höyryjä. Moni ahtaassa, ilmastoimattomassa tilassa työskennellyt alkemisti menehtyikin elohopeahöyryn aiheuttamaan myrkytykseen. Monet muut menettivät vähitellen järkensä joko elohopea- tai lyijymyrkytyksen vuoksi. Prosessia jatkettiin erilaisia ohjeita nuodattaen ja lopullisena pyrkimyksenä oli valmistaa niin sanottu viisasten kivi. Viisasten kiven uskottiin olevan kaikkien aineiden esi-isä, ns. ”Prima Materia”. Alkemistien keskeisiä uskoja ”Prima Materian” suhteen oli, että kaikki aineet sisältävät sitä. Esimerkiksi aamukasteen uskottiin sisältää paljon ”Prima Materiaa”

  Alkemisti työssä Linkit ja lähteet Älypää - Kemialliset merkit Helsingin Sanomien juttusarja alkuaineista Wikipedia - Alkemia

  
  
  

• 1.4 Alkuaine-yhdiste-molekyyliTAVOITE: Ymmärtää kolme tärkeää käsitettä: alkuaine, yhdiste, molekyyli
  SISÄLTÖ: Alkuaine, yhdiste ja molekyyli

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Mikä on yhdisteen määritelmä? Pallo-tikkumalli vs. kalottimalli. Mikä on molekyylin määritelmä?

  Harjoitus

  Vastaukset

  Nikkeliallergia Nikkelille herkistyneitä on Suomessa parikymmentä prosenttia nuorista naisista ja pari prosenttia miehistä. Allergian yleisyys vaihtelee maasta toiseen jonkin verran, mutta nikkeli on yleisin allergiaa aiheuttava aine kautta maailman. Se herkistää metallina ja yhdisteinään. Suurin osa nikkeliallergiasta kärsivistä ihmisistä on herkistynyt korujen, etenkin lävistettävien korujen kautta. Korujen ja vaatetuksen metalliosat ovat tärkein nikkeliallergian syy. Toinen yleinen nikkelin lähde on metallirahat, joista nikkeliä siirtyy myös seteleihin. Kolikoiden aiheuttama ihottumavaara on kuitenkin pieni. Nikkeliallerginen voi saada allergisia oireita vain, jos hän käsittelee metallirahoja tuntikausia päivässä. Eurokolikoissa on nikkeliä jonkin verran vähemmän kuin sitä oli markkakolikoissa. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut esineet, kuten kellot, eivät aiheuta allergiavaaraa. Poikkeuksen muodostavat tietyt henkilöt, niin sanotut ruostuttajat, joiden hiessä on niin paljon suoloja, että hiki pystyy aiheuttamaan korroosion ruostumattomaan teräkseen ja irrottamaan siitä herkistäviä metalleja. Linkit ja lähteet Helsingin Sanomien juttusarja alkuaineista Terveyskirjasto - Nikkeliallergia

  Nikkeliallergiasta kärsivä henkilö voi saada oireita kolikoista

  
  
  

• 1.5 Alkuainekoostumuksia TAVOITE: Tutustua kolmen eri systeemin alkuainekoostumukseen
  SISÄLTÖ: Alkuaineet

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Mitkä ovat yleisimpiä alkuaineita eri systeemeissä? Erilaiset diagrammit.

  Teksti Mauveiini oli ensimmäinen täysin keinotekoinen väriaine. Mauveiinin keksi vahingossa englantilainen kemisti William Henry Perkin vuonna 1856, kun hän yritti valmistaa malarialääkkeenä käytettyä kiniiniä. Koe epäonnistui, mutta Perkin huomasi, että hänen valmistamansa musta massa muuttui purppuran väriseksi kun siihen lisäsi etanolia. Kokeiltuaan uutta väriä silkkiin muuttui se kirkkaan violetiksi. Hän oli tullut keksineeksi vain 18-vuotiaana ensimmäisen keinotekoisen väriaineen, mauveiinin. Keksintö romahdutti purppurakankaan arvon, ja se lakkasi olemasta harvinainen ylellisyystuote. Perkin patentoi väriaineen ja avasi seuraavana vuonna värjäämön Lontooseen. Värin alkuperäisenä nimenä oli aniliini-purppura tai Tyroksen purppura. Nimen mauve se sai vuonna 1859 malvojen ranskankielisen nimen mukaan. (Malvat ovat kukkia, joiden väri on sama kuin Perkinsin kehittämän värin). Kemistit kutsuivat väriä myöhemmin mauveiiniksi. Mauve-sävyjen tullessa käyttöön niiden suosio kasvoi etenkin Ranskassa. Siellä muodin leviämiseen vaikutti suuresti se, että Ranskan keisarinna Eugenien mielestä mauve sopi hänen silmiensä väriin. Seurauksena mauvesta tuli kaikkien muotia seuraavien ranskattarien suosikkiväri. Lähde Wikipedia - Mauveiini

  Mauveiinin värinen lankakerä

  
  
  

• 1.6 Kemian laboratoriossa TAVOITE: Tutustutaan laboratoriovälineisiin ja turvalliseen työskentelyyn laboratoriossa
  SISÄLTÖ: Laboratoriovälineet, mittaaminen, turvallinen työskentely

  Laboratoriovälineet ja mittaaminen

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Mittalaitteiden nimet. Mittaustarkkuus.

  Kansainväliset varoitusmerkit

  TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA: Millaista vaaraa kemikaalit voivat aiheuttaa? Opettele merkkien selitykset.

  Laboratoriossa syöminen ja juominen on kielletty! Ruuan mukana elimistöön voi kulkeutua myrkyllisiä kemikaaleja.

  Linkit VISA - Tunne kemikaalien uudet varoitusmerkit Työtavat ja turvallisuus (sisältää tehtäviä)