Mitä laskennallinen kemia on?

Toisin kuin nimestään saattaisi päätellä laskennallinen ja teoreettinen kemia ei suinkaan tarkoita kemian laskuja ja kaavoja, vaan kemiaa, joka on tietokone avusteista. Nykyiset molekyylimallinnusohjelmat ovat helppokäyttöisiä ja kaikkien saatavailla edulliseen hintaan.
Erilaisilla ohjelmilla pystyy demonstroimaan kemiallisia reaktioita, havainnollistamaan molekyylin varausjakaumia, kolmiulotteista muotoa, spektrejä ja molekyylien välisiä vuorovaikutuksia.

Miksi se on niin tärkeä?

Tietokone antaa mahdollisuuden tutkia kemiallisen reaktion eri vaiheita. Reaktion voi esimerkiksi pysäyttää tiettyyn vaiheeseen, jotta olisi mahdollista tarkastella rauhassa mitä siinä oikeastaan tapahtuu. Perinteisessä kokeellisessa työskentelyssä on mahdollista tutkia ainoastaan reaktion lähtöaineita ja tuotteita, joten tietokone avaa huomattavasti suuremman näkökulman kemialliseen reaktioon. Tietokoneella demonstroidut reaktiot ovat myös ehdottoman turvallisia ja ympäristöystävällisiä! Ei toki tule unohtaa perinteisenkään kokeellisen työskentelyn merkitystä, mutta tietokoneella avustettuna kemian opetus on monipuolisempaa kuin mitenkään muuten vanhanaikaisin systeemein on mahdollista.

Miksi juuri 7-9-luokille ja lukioon?

Nuorille tietokone on nykyään tuttu työväline. Sen käyttö on jokapäiväistä ja tietokoneella mallinnettu kemia avaakin ovet vaikeasti ymmärrettävistä kaavoista selkeisiin mallinnuksiin. Sitä uskotaan paremmin. Kun näyttää ensin esim. sidospituuden muuttumisen vaihdettaessa vety klooriin hiilivedyssä, on helpompi selittää miksi tämä tapahtuu kun oppilaat ovat "konkreettisesti" nähneet, että näin todella on. Ohjelmat antavat vapauden kokeilla atomeilla ja molekyyleillä asioita, joita ei olisi aikaisemmin voitu edes kuvitella.Tietokoneavusteinen oppiminen on nuorten mielestä mielenkiintoista ja jännittävää. Sitä mukaa mitä enemmän opettajat uskaltautuvat ottamaan tietokoneen mukaan opetukseensa, kemian suosio myös nousee.

Miten oppilaat voisivat itse käyttää ohjelmia?

Tehtävät voi aloittaa hyvin yksinkertaisten ja tuttujen orgaanisten yhdisteiden kolmiulotteisten rakenteiden hahmottelusta. Sitä mukaa kun tietokone avusteinen kemia alkaa tuntua tutummalta voi siirtyä tutkimaan molekyylin atomien varauksia, sidospituuksia, elektronijakaumia ja molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Ohessa esimerkki tehtävän annosta.

Tehtävä