Tutkimus 1: "Pienet syövät isot"

Tavoitteet:
- tiedolliset: antaa tietoa aineen ominaisuuksista sekä rakenteesta, auttaa ymmärtämään aineiden liikkumista luonnossa
- taidolliset: oppilas osaa työskennellä käyttäen pieniä ainemääriä, osaa havaita muutokset ja analysoida työn tulokset
- motivaatio: helppo työ ja selkeät tulokset

Työturvallisuus:
- välineet: lasitavaran särkymistä on varottava
- kemikaalit: jodiyhdisteet (Xn), vältettävä nielemistä
- henkilökohtainen suojavarustus: suojatakki ja suojalasit, (suojakäsineet)
- kemikaalien hävitys: muodostuvan lyijyjodidin voi kerätä ja kuivata esim. lämpökaapissa (alhaisessa lämpötilassa) tai vetokaapissa. Kuivunutta suolaa voi säilyttää suljetussa astiassa. Mikäli sen säilyttäminen koulussa koettaan ongelmalliseksi (esim. tilan puute) jäte on toimitettava ongelmajätelaitokselle.
- ensiapu: jodiyhdisteet - ihokosketus - saastunut vaatetus riisutan ja iho pestään vedellä ja miedolla pesuliuoksella; roiskeet silmiin - huuhdellaan runsaalla vedellä 10 - 15 min; nieleminen - annetaan lääkehiiltä (20-30 tabl.). Lääkärin on aina tarkistettava lopullinen tilanne.

Didaktiset ohjeet:
- työn kesto: max 15 min, kysymyksineen max 40 min
- työ suoritettaan joko opetuspolun yhteydessä tai itsenäisenä työnä esim. liukoisuuden tai veden käsitteiden yhteydessä
- työn tulokset: tulokset havaitaan n. 1-2 min kuluttua. Vesimolekyylien ansiosta vedessä diffuusio tapahtuu hitaammin kuin ilmassa. Muodostuva lyijyjodidi on kirkkaankeltainen. Kaksi suolaa - kaliumjodidi ja lyijynitraatti - ovat liuenneet ioneiksi ja sekoittuneet lämpöliikkeen ansiosta (diffuusio). Muodostui vedessä liukenematon suola - lyijyjodidi. Lyijy on painava ja se on ehtinyt edetä vain lyhyen matkan - siksi suola muodostuu lähellä reunaa, mihin laitettiin lyijynitraattia.
kaliumjodidi + lyijynitraatti = kaliumioni + lyijyjodidi + nitraatti-ioni
2KJ + Pb(NO₃)₂ = 2K⁺ + PbJ₂ + 2NO₃^-
Merivedessä (kuin myös muissa vesialtaissa) diffuusion avulla esim. kalat saavat happea vedestä. Siitä johtuen myös suolainen vesi on syvemmällä eli suolainen vesi kerrostuu. Eri kerrostumista löytyy eripainoisia ioneja.
- arviointi: oppilas ymmärtää kokeen jälkeen, miksi nesteessä tapahtuva diffuusio on erilainen kuin ilmassa, samoin hän ymmärtää aineiden painon/koon vaikutuksen diffuntoitumiseen ja osaa sitä tietoa soveltaa ympäristössä tapahtuviin reaktioihin.

Tutkimus 2: "Happo vaihtaa värin"

Tavoitteet:
- tiedolliset: antaa tietoa hapoista, happo-emäsindikaattoreiden toiminnasta ja hiilidioksidista.
- taidolliset: oppilas osaa havaita muutokset ja analysoida työn tulokset
- motivaatio: helppo työ ja selkeät näkyvät tulokset

Työturvallisuus:
- välineet: lasitavaran särkymistä on varottava
- kemikaalit: natriumhydroksidi on syövyttävä (C). Ärsyttävä (Xn). Etanoli on helposti syttyvä (F)
- henkilökohtainen suojavarustus: suojalasit, suojatakki ja suojakäsineet.
- kemikaalien hävitys: natriumhydroksidi kerätään erilliseen astiaan ja se voidaan neutraloida suolahapolla. Etanoli laimennetaan runsaalla vedellä ja voidaan kaataa viemäriin.
- ensiapu: jos natriumhydroksidia joutuu iholle – huuhdellaan runsaalla vedellä ja pyyhitään iho polyetyleeniglykoli 400:lla. Jos natriumhydroksidia menee silmiin - huuhdellaan runsaalla vedellä 15-30 min. ajan - silmäluomet on pidettävä auki huuhtelun ajan. Jos natriumhydroksidia niellään - juotetaan runsaasti vettä, ei saa oksennuttaa eikä neutralisoida ainetta!
Jos etanolia joutuu iholle - huuhdellaan runsaalla vedellä ja pestään miedolla pesuliuoksella, rasvataan kädet. Jos etanolia menee silmiin - huuhdellaan runsaalla vedellä ainakin 15 min. ajan - silmäluomet on pidettävä auki huuhtelun ajan. Jos etanolia niellään – ei saa oksennuttaa (!), voi antaa lääkehiiltä 20tabl.

Didaktiset ohjeet:
- työn kesto: max 20 min, kysymyksineen max 40 min. Natriumhydroksidin laimennus on syytä tehdä etukäteen.
- työn voi suorittaa joko opettajan näyttämänä esimerkkinä tai oppilastyönä.
- työn tulokset: tulokset havaitaan selkeästi värinmuutoksina työn yhteydessä. Happo on sitä vahvempi mitä suurempi pyrkimys sillä on protonin luovuttamiseen. Vahva happo protolysoituu täydelleen (protolyysi = protoninsiirtymisreaktio, jossa happo luovuttaa emäkselle protonin). Sen sijaan heikko happo protolysoituu vain osittain. Mitä suurempi on hapon happovakio, sitä vahvempi happo on. Natriumhydroksidin avulla liuos muutetaan emäksiseksi, jotta värinmuutos saadaan näkymään. Indikaattorin happomuoto ja emäsmuoto ovat eriväriset. Värinmuutos tulee näkyviin vasta kun tarpeeksi hiilidioksidia (heikko happo) on saatu reagoimaan ja liuoksen happamuutta lisättyä.
- arviointi: oppilas ymmärtää millaiset reaktiot kokeessa tapahtuvat, osaa arvioida että hiilihappo on heikko happo ja että jopa varsin pienet määrät hiilidioksidia muuttavat liuoksen happamuutta.

Tutkimus 3: "Kovat kaverit tai pehmeät ystävät"

Tavoitteet:
- tiedolliset: antaa tietoa aineen ominaisuuksista sekä rakenteesta ja reaktioista
- taidolliset: oppilas osaa työskennellä käyttäen pieniä ainemääriä, osaa havaita muutokset ja analysoida työn tulokset
- motivaatio: helppo ja "vihreä" työ sekä selkeät tulokset, oppilas pystyy suorittamaan työn myös kotioloissa

Työturvallisuus:
- välineet: lasitavaran särkymistä on varottava
- kemikaalit: saippua, vältettävä nielemistä
- henkilökohtainen suojavarustus: suojatakki ja suojalasit, (suojakäsineet)
- kemikaalien hävitys: muodostuvan jätteen voi kaataa viemäriin
- ensiapu: silmiin tai suuhun joutunut saippua pestään runsaalla vedellä

Didaktiset ohjeet:
- työn kesto: max 20 min, kysymyksineen max 45 min. Vesinäytteet on hankittava etukäteen. Oppilaat voivat tuoda niitä myös kotoa. Hyvät näytteet ovat mm. sadevesi tai lumensulamisvesi, porakaivovesi, vesijohtovesi, merivesi sekä keitetty merivesi ja keitetty kova porakaivovesi. Näin oppilaat voi verrata, miten keittäminen vaikuttaa veden kovuuteen.
- työ suoritettaan joko opetuspolun yhteydessä tai itsenäisenä työnä esim. liukoisuuden, veden tai suolojen käsitteiden yhteydessä
- työn tulokset: tulokset näkyvät vaahdon muodossa heti ravistuksen jälkeen. Jos näytteet on tarpeeksi erilaiset (esim. sadevesi ja merivesi), myös saippuaa kuluu eri määrät. Huomataan että sadeveteen saippuaa tarvitaan pieni määrä, kun taas meriveteen sitä saa kulumaan paljon. Vesissä esiintyvät ionit reagoivat saippuassa olevien rasvahappojen kanssa ja saostuvat suoloina, eikä saippua vaahtoudu. Merivedessä sellaisia ioneja (Mg²⁺ ja Ca²⁺) on paljon. Siksi tarvitaan myös paljon enemmän saippuaa pesemiseen, koska lian irrottamiseen tarvitaan rasvahappoja.
Tilapäinen kovuus: tilapäinen kovuus johtuu pääasiallisesti bikarbonaateista, keittäessä hiilidioksidi reagoi bikarbonaattien kanssa ja kattilan pohjalla havaitaan keittämisen jälkeen valkoista saostuma.
Pysyvä kovuus: pysyvä kovuus johtuu vahvojen happojen suoloista, esim. klorideista, sellaiset suolat eivät reagoi hiilidioksidin kanssa eikä saostuma synny.
- arviointi: oppilas tietää mistä saippua koostuu, samoin hän ymmärtää ionien esiintymisen vesissä ja millaisia yhdisteitä voi saippuan ja veden ainesosista muodostua, oppilas myös tietää miten tilapäistä kovuutta voidaan poistaa.

Tutkimus 4: ''Suoloja merivedestä''

Tavoitteet:
- tiedolliset: antaa tietoa suolojen ominaisuuksista
- taidolliset: oppilas osaa havaita muutokset, erotella erilaisia aineita, työskennellä kuuman liuoksen kanssa ja analysoida tulokset
- motivaatio: selkeä työ

Työturvallisuus:
- välineet: lasitavaran särkymistä on varottava ja kuumaa lämmityslevyä on käsiteltävä varoen.
- kemikaalit: HCl (C). Syövyttävä
- henkilökohtainen suojavarustus: suojatakki ja suojalasit, (suojakäsineet)
- kemikaalien hävitys: laimeat suolahappojätteet voi johtaa yleiseen viemäriin.
- ensiapu: HCl – ihokosketuksen saaneen henkilön ihoa huuhdeltava vedellä 15-20 min. Jos vetykloridia roiskuu silmiin – huuhdeltava välittömästi runsaalla vedellä 15-20 minuutin ajan ja mentävä lääkäriin. Jos suolahappoa niellään – tajuissaan olevan henkilön suun voi huuhtoa vedellä ja antaa juoda pari lasillista vettä, ei saa oksennuttaa – potilas toimitettava lääkäriin.

Didaktiset ohjeet:
- työn kesto: noin 30 min, pohdintoineen pidempään. Merivettä on hankittava etukäteen
- työ suoritetaan joko opetuspolun yhteydessä tai itsenäisenä työnä esim. suolojen tai saostumisen käsitteiden yhteydessä
- työn tulokset: merivesi sisältää suoloja noin 4 % , joista pääosa on ruokasuolaa, NaCl. Kun vesi haihdutetaan pois saadaan kiteistä suolaa. Tämä johtuu siitä, että vesimäärän vähetessä liuos muuttuu suolasta kylläiseksi, jolloin suola alkaa kiteytyä. Työssä todetaan, ettei merivesi ole yhtä ainetta ja että syntyneillä suoloilla on eri suuruiset liukoisuustulot.
- arviointi: oppilas ymmärtää erilaisten suolojen liukenemiseen ja saostumiseen liittyviä käsitteitä.

Takaisin