KE2-kurssi vielä kerran – Uusi OPS

Toinen kerta KE2-kurssia uuden opetussuunnitelman mukaan. Ensi arvoisen tärkeää on se, että niin ainemäärä kuin konsentraatio -teemat on käsitelty ja opittu KE1-kurssilla. KE2-kurssilla pääsee silloin oikeasti paneutumaan kurssin olennaisimpiin asioihin, eli rakenne- ja analyyttiseen kemiaan. Itselle toki jo yliopistoaikoina tärkeitä teemoja, mutta koko kemian ymmärryksen kannalta merkittävimmät asiat.

KE2-kurssin aloitus

Orbitaaliteoria on tärkeä elementti aineen rakenteen ymmärtämisen perusteiden rakentamisessa. Hyväksi koetut mallit (EAGER- ja PIRE -hankkeiden kautta) ovat edelleen lähtökohtina. Niin aiemmin toteutunut kokemus mallintamisesta, tilastotietojen hyödyntämisestä, auttavat niin elektronikonfiguraatioiden että kvanttilukujen opetuksessa. Orbitaalit ovat sekä kemian taidetta että havainnollisuutta (mallintamista), jolla voidaan kuvata niin atomien että jatkossa myös molekyylien rakennetta.

Tästä eteenpäin hydridisaatiot (molekyyliorbitaalit sigma- ja pii-sidoksineen) ja VSEPR-teoria johdattelevat kovalenttisten sidoksien ja orgaanisten molekyylien avaruusrakenteisiin. Mitkä sitten todentuvat erinomaisesti isomerian kohdalla.

Funktionaaliset ryhmät

Orgaanisten yhdisteet ovat osalle tuttuja yläkoulun kemiasta – oiva paikka eriyttää opetusta. Viime kädessä funktionaalisten ryhmien tunnistaminen on tärkeää ja merkityksellistä. Sanoisin jopa niin, ettei nimeäminen ole se tärkeä asia. Funktionaalisten ryhmien ja yhdisteryhmien eron ymmärtäminen alkaa tästä. Orgaanisen kemian reaktiot tulevat vasta KE3-kurssilla, mutta on jo nyt tärkeää erottaa nämä kaksi asiaa – funktionaalinen ryhmä ja yhdisteryhmä, reaktiivisten kohtien tunnistaminen ja nimeämiseen tähtäävä luokittelu. On eri asia puhua hydroksyyliryhmästä kuin alkoholeista. Eri kirjojen hieman kirjava käytäntö karbonyyliryhmän toteamisessa ja luokittelussa on aiheuttanut harmia – ainakin yo-kirjoituksien sensoreille. Kirjoissa on erilaisia käytäntöjä. Voidaan puhua karbonyyliryhmästä, ketoryhmästä, aldehydiryhmästä, tarkoittaen periaatteessa samaa asiaa, joskus ”tarkemmin”, joskus spektroskopistin silmin. Tässä yksi syys myös spektroskopian opetukseen, koska se tunnistaa karbonyyliryhmän, millä on siis merkitystä. Nyt kun tiedämme yo-kirjoituksissa käytettävän molekyylimallinnusohjelma (Marvin Sketch), sen rooli kasvaa tässä – kuten myös KE3-kurssilla, jossa käsitellään orgaanisen kemian reaktioita.

Spektroskopia – aineen analysointi

Kuten ole aiemminkin jo sanonut aineen analysointi – analyyttinen kemian – on yksi tärkeimmistä kemian osa-alueista. Juuri sen takia, että siinä yhdistyy niin aineen (seoksien) analysointi ja erottelu että itse aineiden tunnistaminen. Nämäkin voi vielä jakaa kvantitatiivisiin (määrällisiin) että kvalitatiivisiin (aineen tunnistamiseen liittyviin) analyyseihin. Jo KE1-kurssilla ellei peräti yläkoulussa voidaan tutkia värillisten liuosten pitoisuuksia hyödyntäen UV- tai näkyvän valon spektroskopiaa. Liuosten valmistuksen yhteydessä tämä on oiva työkalu niin pitoisuuden että UV-VIS-spektroskopian merkityksen ymmärtämiseksi.

KE2-kurssilla spektroskopian voi nostaa – kuten OPS antaa ymmärtää – laadullisesti rakennekemian ymmärtämisen tasolle. Tutkimuksellinen työ, jossa aloitetaan polttoanalyysi laskujen kautta empiiristen kaavojen määrittäminen, siirtyy massaspektrometrian hyödyntämiseen molekyylikaavan määrittämiseksi ja lopuksi rakenteen määrittäminen hyödyntäen IR-spektroskopiaa tai jopa NMR-spektrejä on ihanteellinen mutta myös realistinen tavoite (no ei ehkä NMR). Tarjoamani toimintamalli, jossa opiskellaan IR-spektrien tulkinnan perusteet, tuntuu toimivan ja olevan mielenkiintoista myös lukiolaisten mielestä.

Orgaaniset yhdisteet ja isomeria

Isomeria on taas erinomaisen teema kerrata erilaisia funktionaalisia ryhmiä, ja hiilivetyjen rakenteita. Esseet, joilla mittaan lukiolaisten 3D-mallinnusohjelmien käyttöä, on toiminut useita vuosia. Nyt tässä joudun miettimään Molview-ohjelman erinomaisia ominaisuuksia suhteessa Marvin Sketch ohjelman käyttöön tulevaisuudessa. Täytyy miettiä.

Laitan kuvia myöhemmin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

*
*
Website