KE1 Aineiden tutkiminen ja mallintaminen

Johdanto : Mitä kemia on? Kemia on luonnontiede, joka tutkii aineita, niiden ominaisuuksia ja reaktioita Kemia on luonnontiede, joka tutkii aineita, niiden ominaisuuksia ja reaktioita Alkuaineiden keksiminen ja havainto, että kaikki yhdisteet koostuvat näistä alkuaineista loi pohjan varsinaisen kemian kehittymiselle Alkuaineiden keksiminen ja havainto, että kaikki yhdisteet koostuvat näistä alkuaineista loi pohjan varsinaisen kemian kehittymiselle Kemia ei ole tarkkarajainen erillinen tiede Kemia ei ole tarkkarajainen erillinen tiede Kemiallisen tiedon määrä on suuri ja samalla kemia on jakautunut moniin erikoisaloihin Kemiallisen tiedon määrä on suuri ja samalla kemia on jakautunut moniin erikoisaloihin 1

Johdanto : Mitä kemia on? Suure on aineen tai kappaleen yksikäsitteisesti mitattavissa oleva ominaisuus Suure on aineen tai kappaleen yksikäsitteisesti mitattavissa oleva ominaisuus Kansainvälisen SI-järjestelmän tarkoituksena on yhtenäistää mittayksiköiden käyttö Kansainvälisen SI-järjestelmän tarkoituksena on yhtenäistää mittayksiköiden käyttö  Perussuureet (7 kpl)  Johdannaissuureet Mittaustulos koostuu mittaluvusta ja yksiköstä Mittaustulos koostuu mittaluvusta ja yksiköstä  Esim. 3 kg tai 2,4 m/s 2

1. Aineita voi tutkia turvallisesti Kaikki aineet, niin kotona kuin koulussakin, pitää säilyttää, käyttää ja hävittää/kierrättää oikein Kaikki aineet, niin kotona kuin koulussakin, pitää säilyttää, käyttää ja hävittää/kierrättää oikein Tuoteselosteesta/etiketistä löydät tarvittavan tiedon tuotteesta Tuoteselosteesta/etiketistä löydät tarvittavan tiedon tuotteesta Varsinkin joidenkin kemian tuotteiden eli kemikaalien kanssa on oltava erittäin varovainen Varsinkin joidenkin kemian tuotteiden eli kemikaalien kanssa on oltava erittäin varovainen  Tutustu aineen käyttöturvallisuusohjeisiin! 3

1. Aineita voi tutkia turvallisesti Uudet GHS-varoitusmerkit Uudet GHS-varoitusmerkit 4

1. Aineita voi tutkia turvallisesti Kemian tunneilla on työskenneltävä varoen, huolellisesti ja ohjeita noudattaen Kemian tunneilla on työskenneltävä varoen, huolellisesti ja ohjeita noudattaen  Älä sotke, älä vaaranna muita sekä huolehdi aina käsien pesusta!  Tutustu luokan sammutus- ja ensiapuvälineistöön ja niiden käyttöön  Jos olet epävarma jostakin, kysy opettajalta ennen kuin teet! 5

1. Aineita voi tutkia turvallisesti Kaasupolttimen oikeaoppinen sytytys : Kaasupolttimen oikeaoppinen sytytys :  Sulje ilma-aukko  Sytytä tulitikku ja vie se kaasuhanan päälle  Avaa kaasuhana  Avaa ilma-aukko ja säädä kaasuntulo sopivaksi Kaasupolttimen oikeaoppinen sammutus : Kaasupolttimen oikeaoppinen sammutus :  Sulje ilma-aukko  Sulje kaasuhana 6

1. Aineita voi tutkia turvallisesti Luokassa olevat sammutusvälineet Luokassa olevat sammutusvälineet  Vesi (Huom! EI rasvapaloon), hätäsuihku!  Sammutuspeite  Hiilidioksidisammutin Pienten tapaturmien ensiapu Pienten tapaturmien ensiapu  Palovammat : Huuhdellaan kylmällä vedellä jonkin aikaa  Haavat : Huuhdellaan, desinfioidaan ja laitetaan laastari  Silmiin roiskunut kemikaali : Potilas makuuasentoon ja huuhdellaan silmää siihen tarkoitetulla nesteellä 7

2. Aineilla on erilaisia ominaisuuksia Aineilla on kolme olomuotoa Aineilla on kolme olomuotoa  Kiinteä, neste ja kaasu Aine voi muuttaa olomuotoaan Aine voi muuttaa olomuotoaan  Sulamispiste on aineelle ominainen lämpötila, jossa olomuoto muuttuu kiinteästä nesteeksi  Kiehumispiste on aineelle ominainen lämpötila, jossa olomuoto muuttuu nesteestä kaasuksi  Huom! Olosuhteet vaikuttavat sulamis- ja kiehumispisteisiin 8

2. Aineilla on erilaisia ominaisuuksia Aineilla on fysikaalisia ominaisuuksia Aineilla on fysikaalisia ominaisuuksia  mm. väri, kovuus, kiilto, sulamis- ja kiehumispiste sekä lämmön- ja sähkönjohtavuus Aineilla on kemiallisia ominaisuuksia Aineilla on kemiallisia ominaisuuksia  mm. tuoksu, maku, liukoisuus, happamuus ja reaktiivisuus Aineiden ominaisuudet määräävät aina niiden käyttötarkoituksen Aineiden ominaisuudet määräävät aina niiden käyttötarkoituksen Uusia aineita kehitetään jatkuvasti lisää Uusia aineita kehitetään jatkuvasti lisää 9

3. Atomeja kuvataan mallilla Mallit kuvaavat eli mallintavat kohdetta Mallit kuvaavat eli mallintavat kohdetta  Huom! Malli on aina yksinkertaistus Mallien avulla voidaan mm. kuvata, selittää ja ennustaa (hypoteesit) Mallien avulla voidaan mm. kuvata, selittää ja ennustaa (hypoteesit)  Mallin luominen aloitetaan tekemällä havaintoja ja mittauksia, joiden avulla ilmiöstä etsitään säännönmukaisuuksia  Luotu malli antaa testattavia ennusteita kohteesta  Jos luotu malli ei toimi, sitä korjataan tai se voidaan jopa hylätä 10

3. Atomeja kuvataan mallilla Atomi on aineen kemiallisesti pienin rakenneosa Atomi on aineen kemiallisesti pienin rakenneosa Tässä vaiheessa koulutusta atomia kuvataan pallomallilla Tässä vaiheessa koulutusta atomia kuvataan pallomallilla Atomin sisäisestäkin rakenteesta on malli Atomin sisäisestäkin rakenteesta on malli  Atomin ydin (protonit, neutronit) ja elektroniverho (elektronit) 11 Hiil i Happ i

3. Atomeja kuvataan mallilla Atomin osilla on sähkövaraukset Atomin osilla on sähkövaraukset  Protonit positiivisesti varautuneita  Neutronit varauksettomia  Elektronit negatiivisesti varautuneita Sähköinen vetovoima pitää atomin koossa Sähköinen vetovoima pitää atomin koossa  Toisaalta atomilla ei ole ulkoista sähkövarausta Elektroni << Protoni/Neutroni ( x 2000) Elektroni << Protoni/Neutroni ( x 2000) ”Atomi on tyhjää täynnä” ( x 10000) ”Atomi on tyhjää täynnä” ( x 10000) 12

4. Alkuaineessa on samanlaisia atomeja Aineet koostuvat atomeista Aineet koostuvat atomeista  Eri alkuaineilla on erilaiset atomit  Vetyatomin rakenne on yksinkertaisin Atomin protonien määrä eli järjestysluku ilmaisee, mikä alkuaine on kyseessä Atomin protonien määrä eli järjestysluku ilmaisee, mikä alkuaine on kyseessä Alkuaineen rakenneosa on atomi tai molekyyli Alkuaineen rakenneosa on atomi tai molekyyli 13

4. Alkuaineessa on samanlaisia atomeja Jokaisella alkuaineella on nimi ja kemiallinen merkki Jokaisella alkuaineella on nimi ja kemiallinen merkki Atomit ja atomiryhmät voidaan siis kuvata kemiallisten merkkien avulla Atomit ja atomiryhmät voidaan siis kuvata kemiallisten merkkien avulla  Vety (H)  Hiilidioksidi (CO 2 )  Kolme happimolekyyliä (3 O 2 )  Natriumkloridi (NaCl) 14

5. Yhdisteet koostuvat alkuaineista Yhdisteessä on useita alkuaineita Yhdisteessä on useita alkuaineita Yhdisteellä on erilaiset ominaisuudet kuin niillä alkuaineilla, joista se on muodostunut Yhdisteellä on erilaiset ominaisuudet kuin niillä alkuaineilla, joista se on muodostunut Yhdisteen kaava kuvaa yhdisteen rakennetta Yhdisteen kaava kuvaa yhdisteen rakennetta  Kaava kertoo yhdisteen rakenneosan sisältämät alkuaineiden atomit ja niiden lukumäärät  Esim. sakkaroosi C 12 H 22 O 11 15

5. Yhdisteet koostuvat alkuaineista Yhdisteen rakenneosat ovat keskenään samanlaiset Yhdisteen rakenneosat ovat keskenään samanlaiset Yhdiste muodostuu tai hajoaa kemiallisessa reaktiossa Yhdiste muodostuu tai hajoaa kemiallisessa reaktiossa Kemiallisessa reaktiossa aineiden rakenneosat järjestäytyvät uudelleen Kemiallisessa reaktiossa aineiden rakenneosat järjestäytyvät uudelleen 16 + Hiili + Happi Hiilidioksidi

6. Vesi on vedyn ja hapen yhdiste Veden rakenneosa on vesimolekyyli H 2 O Veden rakenneosa on vesimolekyyli H 2 O Vettä on luonnossa kaikissa olomuodoissa Vettä on luonnossa kaikissa olomuodoissa  Vesi, jää, lumi, vesihöyry, kuura Vesi on vedyn palamistuote Vesi on vedyn palamistuote Veden olomuodon muutokset Veden olomuodon muutokset  Kiehumispiste 100 °C  Sulamispiste 0 °C  Sulaminen, höyrystyminen, tiivistyminen, jähmettyminen

6. Vesi on vedyn ja hapen yhdiste Vedellä on erityisominaisuuksia Vedellä on erityisominaisuuksia  Hyvä liuotin  Suuri pintajännitys (kapillaari-ilmiö)  Hyvä lämmönsitomiskyky  Laajenee jäätyessään 18

6. Vesi on vedyn ja hapen yhdiste Vesi kiertää luonnossa jatkuvasti Vesi kiertää luonnossa jatkuvasti 19 Maaperä, vesistöt, eliöt ja kasvit Vesihöyry Pilvet Sade

KE1 Aineiden tutkiminen ja mallintaminen