Löytöretki happamuuteen - kemian historiaa

Tervetuloa löytöretkelle happamuuskemian historiaan

 

Kemistit, kuten muutkin tiedemiehet ovat vaikuttaneen kautta aikojen merkittävästi yhteiskuntamme kehitykseen. Sukellus historiaan osoittaa kuitenkin, miten tiede kaiken kaikkiaan on inhimillistä toimintaa, sattumia ja tuhansien vuosien toiminnan tulos.

Sivustolla kerrotaan pääpiirteittäin happamuuskemian historiasta sekä rinnalla seurataan myös muun kemiallisen tiedon kehittymistä. Sivujen punaisena lankana toimii aikajana, josta löydät tietoruutuja ja linkkejä pidempiin kertomuksiin.

Aikajanalta näkyy kemian historian rinnalla myös tapahtumia Suomen ja Euroopan historiasta.

Alla olevasta luettelosta pääset liikkumaan suoraan pidemmissä kertomuksissa, mutta tietoruudut löytyvät ainoastaan aikajanalta. Alempaa löytyy myös taustatietoa, jossa kerrotaan enemmän sivuston tarkoituksesta ja tavoitteista.

Mukavaa matkaa kemian historiaan!

...aikajanaan

Aikakausi

luettelo

1000-luku eaa

Varhaisia käsityksiä happamuudesta

Kaiken alku

Atomos - jakamaton

Aristoteles

0-1000-luvut

Khemeia ja alkemian kehittyminen 

Aleksandrian alkemistit

Islamilainen alkemia

Rhases ja Avicienna

1100-luku

Euroopan alkemia

1600-luku

Helmont ja piiloutuneet metallit

Boyle, ensimmäinen oikea kemisti

1700-luku

Black ja sitoutunut ilma

Priestley ja hapen löytäminen

Lavoisier ja flogistonteorian kumoaminen

Kemian käsitteistön muuttaminen

1800-luku

Arrheniuksen happamuusteoria

1900-luku

Happamuuden mitta-asteikko määritetään

Bronstedin ja Lowryn happamuusteoria

Lewiksen happamuusteoria

A.I.Virtanen ja kemian Nobel

 

Historiallista lähestymistapaa voidaan käyttää kemian opetuksessa siten, että opettaja kertoo historiallisia tarinoita uuteen aiheeseen siirryttäessä tai tarvittaessa jonkin pienen yksittäisen asian kohdalla. Historiallinen perspektiivi voidaan yhdistää myös laboratoriotyöskentelyyn, jolloin aihetta voidaan lähteä käsittelemään esimerkiksi historiallisten ongelmien kautta. Luonnollisesti historialliseen lähestymistapaan kuuluu myös oppilaiden esitelmät kemian henkilöhistoriasta ja kehittymisestä. (Erduran & Scerri, 2002).

Tutkimuksissa (ks. Justi ja Gilbert 1999, Justi, 2000) on saatu hyviä tuloksia historiallisen perspektiivin mukaan ottamisesta oppitunneille. Historialliset tarinat motivoivat oppilaita ja auttavat heitä ymmärtämään kemiaa syvällisemmin.

Historiallisen lähestymistavan merkitys korostuu erityisesti oppilaan motivoinnissa. Kertomukset voivat olla dramaattisia ja ne voivat selvittää tunnettujen keksijöiden persoonaa, ajattelutapaa ja käyttäytymistä. Historiallinen perspektiivi antaa lisäksi mahdollisuuden käyttää hyväksi humanististen tieteiden menetelmiä ja saattaa innostaa humanistisista aineista kiinnostuneen oppilaan mukaan kemian oppimiseen (Erduran & Scerri, 2002). Historiallisen lähestymistavan kautta opettaja saa mahdollisuuden myös perusteluun ”miksi tämä asia on tarpeellista opettaa koulussa”.

Happamuuden opettaminen peruskoulusta aina lukioon saakka etenee samoilla jäljillä sen historiallisen kehityksen kanssa. Kemian tullessa alaluokille, opitaan happoja luokittelemaan kuvailevasti niiden käyttäytymisen perusteella: aineet ovat happamia, koska ne maistuvat happamalle sekä reagoivat tiettyjen aineiden kuten karbonaattien kanssa. Hapot myös vaihtavat indikaattorin väriä. (Oversby, 2000) Nämä makrotason ilmiöt olivat tuttuja myös antiikin kreikkalaisille.

Peruskoulun ylläluokilla happamuuden käsitettä laajennetaan ja tällöin happoja kuvataan Arrheniuksen mallin mukaan: hapot ovat aineita, jotka veteen liuetessaan luovuttavat vety-ionin. Tällöin mukana on jo malleja, jotka kuvaavat pienempiä mikrotason hiukkasia. Myös pH-käsite tulee tutuksi käytännön tasolla, silloin tiedetään, että happamien aineiden pH on alle 7, neutraalin 7 ja emäksillä yli 7. Vielä yläluokilla oppilaat eivät kuitenkaan tiedä, mitä pH-käsite tarkoittaa mikrotasolla. Lukio-opetuksessa happamuutta opetetaan jo muidenkin happamuusmallien avulla. Tällöin happamuus käsitetään Brønstedin ja Lowryn teorian sekä Lewisin happamuusteorian kautta.

Lähteet:

Erduran S. & Scerri E. 2002. The Nature of Chemical Knowledge and Chemical Education. Teoksessa Gilbert J.K (toim.) Chemical education: Towards Research-based Practice. Kluver Academic Publishers.

Justi R. 2000: Teaching with Historical Models, Teoksessa Gilbert J.K (toim.) Developing Models in Science Education, Kluver Academic Publishers

Justi R. ja Gilbert J. 2000: History and philosophy of science through models: some challenges in the case of ´the atom´. International Journal of Science Education 2000: vol. 22, NO. 9.

Oversby J. 2000: Models in Explanations of Chemistry: The Case of Acidity, Sciense Education, 227-251, Kluwer Academic Publishers. Printed in Netherlands.

 

...aikajanaan

Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Terhi Ahonen © 2005

Sivusto on kehitetty osana pro gradu-työtä Helsingin yliopiston Kemian laitokselle. Sivuston kehittämistyöstä on vastannut Terhi Ahonen yhdessä pro gradu-työn ohjaajiensa Maija Akselan ja Heikki Saarisen kanssa.

"Löytöretki happamuuteen – kemian historiaa" - sivuston avulla pyritään tuomaan oppilaille ja opettajille materiaalia kemian historiasta sekä tuomaan samalla uutta teknologiaa kemianopetukseen.

Sivuston päätarkoituksena on innostaa kemian opettajia käyttämään kemian historiaa opetuksessa sekä auttaa oppilaita luomaan jäsentynt kuva kemian kehittymisestä suhteessa yhteiskunnan kehitykseen. Tämän vuoksi sivuston punaisena lankana toimii aikajana, jossa tapahtumat kemian historiassa on esitetty kronologisessa järjestyksessä rinnallaan koko ajan Suomen historia sekä Euroopan historia.

Toivomuksena on, että näkyvillä oleva suppea katsaus Suomen ja Euroopan historiaan auttavat oppilasta kiinnittämään tapahtumat omaan tietorakenteeseensa ja kenties tämä inspiroi historiasta, mutta ei luonnontieteistä kiinnostunutta oppilasta ottamaan lisää selvää asiasta. Aikajana toimii näin usealla eri tavoitetasolla.

Vuoden 2003 lukion opetussuunnitelman perusteiden mukaan tietotekniikan mukaan ottaminen opetukseen avaa uusia mahdollisuuksia opiskelun yksilöllistämiseen. Internetin käyttö opetuksessa mahdollistaa oppilaan aktiivisen työskentelyn ja etenemisen omassa tahdissa sekä tarjoaa monipuolisen ympäristön teknologisen sivistyksen ymmärtämiseksi ja kehittämiseksi. Samalla se auttaa opiskelijoita tottumaan nyky-yhteiskunnan keskeisen työvälineen käyttöön. (Opetushallitus, 2003)

Verkossa olevalla materiaalilla voidaan tuoda oppilaan ulottuville paljon sellaista, mikä muutoin ei ole saatavilla. Sähköinen oppimateriaali voi tarjota useampia näkökulmia ilmiöihin ja näin mukautua erilaisiin oppimistyyleihin. Lisäksi useat opettajat käyttävät verkkomateriaalia ja tietotekniikkaa eräänä oppilaiden motivointikeinona (Aksela, Juvonen, 1999).

Lähteet:

Aksela, Maija ja Juvonen Riitta: Kemian opetus tänään tutkimus 1999, Opetushallitus, www.edu.fi/julkaisut/kemia1.pdf (viitattu 30.12.2004)

Opetushallitus 2003: Nuorten lukiokoulutuksen opetussuunnitelman perusteet 2003, http://www.oph.fi, (viitattu 28.12.2004)

..aikajanaan

 

Helsingin yliopisto, Kemian laitos, Terhi Ahonen © 2005