Lesson on Electrolytic Cell and Related Calculations

Abstract

Kemian opettajankoulutusyksikkö, Helsingin yliopisto • emmi.jeskanen@helsinki.fi Tiivistelmä Tässä artikkelissa esitellään kemian matematiikan opettamisen näkökulmasta suunniteltu oppitunti. Oppitunti kuului lukion kemian neljänteen valtakunnalliseen kurssiin ja aiheena olivat elektrolyysikennot ja niihin liittyvät matemaattiset sovellukset. Tunnin suunnittelussa käytettiin hyväksi tutkimustietoa liittyen kemian matematiikan opettamiseen. Oppitunnilla sovellettiin yhteisöllistä ongelmanratkaisua ja oppitunnin lopussa oppilaat arvioivat sekä opetusmenetelmää että omaa oppimistaan. Oppilaiden mielestä ryhmissä työskentely toi hyvää vaihtelua oppituntiin ja he kokivat sen auttavan elektrolyysilaskujen ymmärtämisessä. Avoimen palautteen perusteella, oppilaat arvostivat tunnin ja muistiinpanojen selkeyttä sekä asioiden kertaamista. JohdantoElektrolyysi ja elektrolyysikenno ovat olennainen osa sähkökemiaa (Opetushallitus, 2003).Elektrolyysi-aiheessa yhdistyvät ymmärrys aineiden hapettumisesta ja pelkistymisestä sekä kemian sovellutusten hyödyntäminen todellisessa elämässä, esimerkkinä metallien teollinen puhdistus (Opetushallitus, 2003;Kaila, Meriläinen, Ojala, & Pihko, 2006) Elektrolyysin periaatteiden ja sovellusten tunteminen sekä ymmärtäminen ovat keskeisiä tavoitteita lukion kemian neljännellä kurssilla (Opetushallitus, 2003).Tutkimusten mukaan kemian matematiikan opettamisessa olennaista on erimerkiksi ongelman vaiheistaminen ja erilaisten ratkaisustrategioiden käyttäminen (Bodner & Herron, 2002). Erilaiset ratkaisustrategiat valikoituivat oppitunnin pääteemaksi. Tämän takia oppitunnilla sovellettiin yhteisöllistä ongelmanratkaisua, jossa oppilaat työskentelevät ryhmissä yhteisen ongelman ratkaisemiseksi. Oppitunnin tavoitteena oli, että oppilaat ovat pääroolissa omassa oppimisessaan ja oppivat toisiltaan erilaisia ongelmaratkaisustrategioita. 2 Elektrolyysi-ilmiön kemiaa lyhyesti Sähkövirta on sähkövarausten virtausta. Sähkövirtaa voidaan tuottaa spontaanin hapetuspelkistysreaktion avulla galvaanisella kennolla. Elektrolyysikenno sen sijaan käyttää sähkövirtaa, jotta ei-spontaani hapetus-pelkistysreaktio tapahtuisi. (Tro, 2008) Elektrolyysikenno koostuu kahdesta elektrodista, tasavirtalähteestä, sähkönjohtimista ja sähköä johtavasta elektrolyyttiliuoksesta eli elektrolyytistä. Galvaanisesta kennosta poiketen elektrolyysissä elektrodit ovat samassa reaktioastiassa. Elektrodit voivat olla joko metallia tai hiiltä. Hiili-ja platinaelektrodit ovat passiivisia, mutta metallianodi saattaa osallistua aktiivisesti elektrodireaktioon. Elektrolyyttiliuoksena voi toimia suolan vesiliuos,