LUKU 9

1. Yleistä

Tee seuraavat tehtävät ja palauta teoriatehtävät KOKEELLISUUS -palautuskansioon.

9. Kemian kokeellisuus ja esimerkkejä dokumentoinnista, videotehtäviä kemian videoihin liittyen

- jokin kotikoe (tulos ja dokumentointi)

- videoteoriaa sekä tehtäviä

9.1. Kemian kokeellisuus - esimerkkejä kotikokeista yms. näitä voi kokeilla tehdä itsenäisesti kotona

(Lähde: Bergenström: Joka kokin keittokirja, WSOY (Häikiö – Kahila – Ratilainen – Ängeslevä) KEFY s. 110 – 115)

Johdanto: Tutustutaan kemian kokeellisuuteen muutamien tehtävien avulla. Kemian töissä ei ole ainoastaan tärkeää valmis tuote, vaan miten se on tehty. On tärkeää kirjoittaa muistiin ohjeet kuten keittokirjoissa sekä mahdollisesti ne välineet, mitä töissä tarvitaan.

TEHTÄVÄ 1: Tutustu seuraavaan jäätelöohjeeseen (voit myös kokeilla ohjeen toimivuutta). Vastaa kysymyksiin ohjeen jälkeen. (Valmista jäätelöä pitäisi tulla noin litra)

Kotijäätelön valmistaminen

3 kananmunaa (erota valkuaiset ja keltuaiset eri astiaan)

1,5 dl tomusokeria siivilöitynä (paakkuja ei esiinny)

3 dl kuohukermaa

Työn suorittaminen:

Vaihe 1: Vatkaa keltuaiset ja siivilöity tomusokeri sähkövatkaimella kuohkeaksi vaahdoksi.

Vaihe 2: Vatkaa valkuaiset vaahdoksi. Valkuaisesta ei tule vaahtoa, jos joukossa on yhtään keltuaista tai rasvaa. Valkuaisvaahdosta täytyy tehdä niin kovaa, että se pysyy ylösalaisin kaadetussa kulhossa.

Vaihe 3: Vatkaa kerma vaahdoksi.

Vaihe 4: Lisää vatkatut kerma- ja valkuaisvaahto keltuaisiin. Mausta jäätelömassa esim. tuoreilla mansikoilla, sekoita ne jäätelömassaan.

Vaihe 5: Pakasta jäätelömassa ja muista sekoittaa jäätelöä pari kertaa pakastumisen aikana, jotta sen rakenteesta tulee hyvä.

a)     mitkä vaiheet jäätelön valmistamisessa ovat kemiaa?

b)     mikä tekee valkuaisen vatkaamisesta vaativaa?

c)     selvitä kirjallisuudesta, miten kananmunan valkuaisen proteiinit liukenevat veteen tai etikkaan?

d)     ruoanlaitossa tapahtuu useita kemiallisia reaktiota proteiinien kannalta, selitä omin sanoin, mitä tarkoittavat seuraavat

a. proteiinien denaturoituminen

b. ns. Maillard -reaktio leivonnaisissa

 Kuva 1. Mistä pullan ruskistuminen uunissa johtuu?

c. hydrolyysi juustojen valmistuksessa

TEHTÄVÄ 2: Muovin valmistaminen esim. kotona tai oppilaitoksessa onnistuu seuraavan ohjeen mukaan:

Lähde: http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/aineistot/maito/kaseiinimuovi.htm

Tutustu ohjeeseen ja vaikka et valmistaisikaan muovia, vastaa kysymyksiin ohjeen jälkeen:

Lämmitä 3 desilitraa maitoa teräskattilassa n. 50-asteiseksi. Ellei sinulla ole lämpömittaria kotona, voit todeta, että maidon pitää olla normaalia kädenlämpöisyyttä lämpimämpää, muttei saa kiehua. Lisää etikkaa noin ruokalusikallinen (ellei jääkaapissa ole etikkaa, ota esim. kurkkujen tai punajuurien säilöntäliemi käyttöön, näin saat värillistä muovia tai lisää elintarvikeväriä lämpimän maidon joukkoon) ja kerää saostuva muovi talteen. Voit muovata sen heti välittömästi ja jättää kuivumaan. Voit tehdä muovista esim. kuvioita, jääkaappimagneetin jne.

a)     syntyvä muovi on kaseiinia. Selvitä Internetistä, missä kaikessa sitä on käytetty ja mitä rajoituksia kaseiinin käytöllä esim. on liimana?

b)     miten kaseiiniliimasta saisi kestävämpää. Tutki Internetin sellaisia sivustoja, joissa vanhoja rakennuksia remontoidaan ja vastaa tähän kysymykseen.

c)     mitä merkitystä etikan lisäämisellä on maidon proteiinien kannalta?

d)     mitä tarkoittaa sana muovi?

e)     milloin ensimmäiset muovit on otettu käyttöön?

TEHTÄVÄ 3: Etsi Internetistä mainoksia, jotka liittyvät kemiaan. Kirjoita WWW-osoitteet tämän tehtävän vastauksiksi.

TEHTÄVÄ 4: Etsi Internetistä jokin ohje (kopioi URL eli kotisivujen osoite vastaukseksi tähän tehtävään), jonka avulla voit valmistaa kotona

a)     saippuaa

b)     muovailuvahaa

 Kuva 2. Homogeeninen seos - muovailuvaha

c)     voita

d)     mitä kemiallisia reaktioita edellisissä ohjeissa tapahtui, kerro lyhyesti omin sanoin. Mitä kemiaan liittyvää asiaa ohjeissa on?

Lähitunneilla sinun on mahdollista kokeilla opettajan antaman ohjeen mukaan molempien valmistamista rasvojen tarkastelun sekä seosten tarkastelun yhteydessä.

TEHTÄVÄ 5: Tee Powerpoint -esitys, jossa tarkastelet veteen liittyvää kemia esim. seuraavilla otsikoilla lyhyesti ranskalaisin viivoin esitettynä.

a)     veden kovuus

b)     vesi liuottimena

c)     talousvedet ja niiden kulutus

d)     jätevesien puhdistaminen

9.2. Maa, vesi, ilma -elämän edellytykset -videon teoria videosta koottuna

Johdanto: tutustu teoriaan huolella ja vastaa sitten videoon liittyviin tehtäviin tässä samassa osiossa sekä arviointiosiossa. Itse videota ei välttämättä tarvitse katsoa tehtävien onnistumiseksi, mutta sekin on mahdollista lainata oppilaitoksen kirjastosta.

VESI

-          maapallolla vain 2 % makeaa vettä

-          1/3 ihmisistä ei saa juotavaksi makeaa vettä (saastuneet vedet aiheuttavat koleraa ja punatautia)

-          Aral-järvestä 1/3 kuivunut (puuvillapeltojen kastelu vie vedet)

-          peltojen keinokastelu -> apuna väestön ruokkimisongelmaan

-          Irakin sota (vesikriisi) -> öljyä Persianlahteen (suolanpoistoaltaat saastuivat)

-          Suomen vedet olivat 1960-1970 –luvuilla saastuneita  -> happikato  -> kalat kuolevat

-          Tänä päivänä: heinäkuussa sinilevät ongelma

-          Puhdistus jätevesille voi olla: 1. mekaaninen, 2. kemiallinen, 3. biologinen

-          klooripäästöt vähentyneet 1940-luvulla (klooria ei enää käytetä enää selluloosan jalostuksessa)

-          typpipäästöt ovat vielä ongelma

-          ongelmia tänä päivänä ovat myös haja-asutus, pellot (tulisi jättää aina suojavyöhyke esim. rannoille)

-          Pietarin, Baltian, Puolan suuret joet, laskevat jätevedet  -> Itämereen

-          suuret öljyonnettomuudet ovat myös uhka vedelle, esim.  Alaska 1998 mereen joutui 37 000 tonnia öljyä

-          raskasmetallit ja klooratut hiilivedyt kulkeutuvat ravintoketjun mukana ihmiseen (esim. DDT, PCB) hyvä lämmönkestävyys ja kemiallinen pysyvyys. (käytetään torjunta-aineissa, eristemateriaaleissa jne, ongelmallista on, että ne ovat kemiallisesti pysyviä ja rikastuvat ravintoketjujen yläpäähän mikä johtuu siitä, että monet klooratut hiilivedyt ovat rasvaliukoisia eivätkä siten helposti poistu elimistöstä. Toinen seikka on, että ne leviävät kaikkialle maapallolle esim. DDT:tä on löydetty jopa Etelänapa-mantereen pingviineistä

-          meri: ongelmajätteiden säilytyspaikka (ydinjätteet, sukellusveneet jne.) kukaan ei tiedä miten ne vaikuttavat

-          massaturismi  -> jätteet mereen

-          maan sisäinen pohjavesi otetaan Suomessa useimmiten harjuista (asiat, jotka pilaavat pohjavettä tiet, rautatiet, soranottopaikat, kaatopaikat)

-          kasvihuoneilmiö: ilmasto lämpenee -> meren pinta nousee muutaman 10 cm 100 vuodessa

-          vauraat valtiot selviävät merenpinnan noususta (Hollanti), mutta miten käy köyhien (Aasian maat?)

 MAA

-          maan väri tulee ilmakehästä

-          ilmakehä liikkuu koko ajan ja siitä liikkeestä määräytyy sää

-          ilmassa on typpeä 78,08 %, happea 20,95 % ja muita kaasuja vähän (esim. hiilidioksidi 0,03 %, argon 0,93%) sekä seuraavia :helium, neon, krypton, ammoniakki, metaani jonkin verran

 Ilman ongelmat

- happamoituminen

1.      tulivuoren purkauksissa -> rikkidioksidia ilmaan

2.      teollisuuspäästöt -> rikkipäästöt

-          Venäjä, Baltia, Puola ja Saksa pilaavat ilman teollisuudellaan, Virossa sementtitehtaat ovat ongelma (ei suodattimia tehtaissa)

-          Itä- ja Keski-Euroopan vieri viereen rakennetut teollisuusalueet käyttävät hiiltä + öljyä ja ne vapauttavat rikkiä -> rikkihappoa ilmaan ja se sataa maahan

-          kasvava liikenne -> autojen typpipäästöt

-          happamoituminen vaikuttaa metsiä vaurioittavasti sekä vaurioittaa rakennuksia (hiekka, kalkkikivi, tiili ja marmori); runsas hiili (hiilessä oleva rikki siis) syö yksityiskohdat patsaista, rakennuksista

-          1978 mitattiin pH 4,5 Euroopassa ilmalle

-          pienet järvet ovat erittäin herkkiä happamoitumiselle (ravut, simpukat ja kotilot häviää) ENSIAPU: on kalkki, pahimmillaan happamoitumisen seurauksena ei kasva kuin sammal

-          2100 mennessä 4 °C lämpötilan nousu

-hiilidioksidi aiheuttaa lämpenemisen (fossiiliset polttoaineet: hiili, öljy, maakaasu, turve ja niiden polttamisessa vapautuu hiilidioksidia ilmakehään)

-          0,03 % ilmakehässä hiilidioksidia CO₂

-          otsonikerros ohentunut etelämantereen yläpuolella (huomattiin 1985) -> haitallinen UV-säteily lisääntyy

-          kun tulivuori Pinatubo purkautui Filippiineillä -> otsonin määrä putosi sinä keväänä puoleen Etelä-Suomen yläpuolella

-          otsonikerrosta mitataan säännöllisesti Suomessa kahdessa paikassa Sodankylässä ja Jokioisissa

 MAA

- ilmakehä on biosfäärin toiminnalle välttämätön suoja, se suojaa biosfääriä avaruudesta tulvivalta säteilyltä sekä pitää maapallon lämpötilan elämän kannalta siedettävänä

-1/4 asuu teollisuusmaissa, joten suurin osa jätteistä syntyy siellä, koska 4/5 energiasta tuhlataan siellä

-          joka vuosi lisääntyy 90 miljoonaa ihmistä

-          viime vuosisadan alussa oli 2 miljardia ihmistä maapallolla ja vuosisadan lopussa on ollut 6 miljardia ihmistä  -> eroosio, köyhtyminen, sekä uhkia Tshernobyl, sademetsäpalot, ydinkokeet

-          fotosynteesi on tärkeä

-          Yhteyttäminen eli fotosynteesi on välttämätön kaikelle elämälle maapallolla. Yhteyttämisessä valon energia muuttuu kemialliseksi energiaksi. Fotosynteesin tuloksena muodostuu happea ja sokeria. Eläimet ja ihmiset elävät kasvien yhteyttämisessä tuottaman ravinnon varassa.
 

-          tehomaatalous  -> lajikkeiden määrä vähenee viljeltäessä, luonnon monimuotoisuus kärsii, väkilannoitteilla ja torjunta-aineita käyttämällä saadaan sato nousuun, mutta samalla vähennetään monimuotoisuutta

-          metsät ovat tärkeä perintötekijöiden varasto: metsän puut suojaavat metsässä olevaa kasvillisuutta esim. kasveja, pensaita, eliöitä jne.

9.3. Maa, vesi, ilma -elämän edellytykset 

Johdanto: Jos sinun on mahdollista katsoa otsikossa oleva video, voit tehdä tehtävän videon seuraamisen jälkeen. Ellei videon katsominen ole mahdollista, tee ensin videoon liittyvä ristikko samasta osiosta pari kertaa ja vastaa sitten tähän tehtävään. Siten tiedät keskeiset asiat videoon liittyen.

TEHTÄVÄ: Merkitse seuraaviin väittämiin, mitkä mielestäsi ovat oikein ja mitkä väärin:

TEHTÄVÄ: Merkitse seuraaviin väittämiin, mitkä mielestäsi ovat oikein ja mitkä väärin:

1.      Tänä päivänä vesien typpipäästöt ovat ongelma johtuen liikenteestä.

2.      Maapallon vedestä vain 1/3 on makeaa vettä.

3.      Peltojen keinokastelulla turvataan elintarvikkeet väestölle.

4.      Peltojen tehokas viljely ja väkilannoitteet vähentävät lajikkeiden määrää ja siten luonnon monimuotoisuus vähenee.

5.      Suomen vesissä on happikato suurin ongelma tällä hetkellä.

6.      Aral -järvi kuivuu puuvillapeltojen kastelun vuoksi.

7.      Selluloosan jalostuksessa käytettävä kloori on jätevesille ongelma tänä päivänä.

8.      Tänä päivänä ongelmia vesistölle tuottaa erityisesti haja-asutus ja pellot.

9.      Itämeren saasteet tulevat Pietarista, Baltiasta, Puolasta jätevesinä.

10.  Suuret öljyonnettomuudet ovat uhka vedelle.

11.  Jätevesien puhdistaminen voi tapahtua fysikaalisesti, kemiallisesti ja biologisesti.

12.  Klooratut hiilivedyt varastoituvat elimistöön ja siksi ne ovat haitallisia.

13.  Maan väri ja sää maapallolla määräytyvät ilmakehästä.

14.  Ilman happamoitumista aiheuttaa tulivuoren purkauksista ja teollisuudesta ilmaan päässeet rikin ja typen yhdisteet.

15.  Happamoituminen vie arvokalat sekä esim. kotilot merivesistä.

16.  Liikenne vaikuttaa pohjavesiä huonontavasti, koska esim. rautatiet ja tiet on tehty harjujen ylle eli sellaisiin paikkoihin, jotka ovat pohjavesialuetta Suomessa.

17.  Fotosynteesi on elintärkeä kaikille elollisille maapallolla.

18.  Metsien hakkaaminen lisää eroosiota ja köyhdyttää kasvilajeja.

19.  Suurin osa energiasta tuhlataan kehitysmaissa ja tuotetaan teollisuusmaissa.

20.  Massaturismi ja vesiin upotetut ongelmajätteet ovat vesistöille uhka tulevaisuudessa. Kukaan ei tiedä, miten esim. upotetut ongelmajätteet käyttäytyvät tulevaisuudessa.