REAKTIONOPEUS IHMISKEHOSSA TUTKIMUKSELLINEN TYÖ YLÄKOULULAISILLE Essi Purhonen 1, Krista Iltanen 1 & Sini Hänninen 1 1 Kemian opettajankoulutusyksikkö, Helsingin yliopisto Oppilaan ohje 1.1 LÄMPÖTILAN VAIKUTUS REAKTIONOPEUTEEN Lisää leivinjauhetta lämpimään veteen. Mitä huomaat? Mitä kysymyksiä sinussa herää? Minkälainen kemiallinen reaktio leivinjauheelle tapahtuu, kun sitä sekoitetaan lämpimään veteen erlenmeyerpullossa? Voit tarvittaessa etsiä tietoa netistä. Lisää nyt lämpimään veteen leivinjauhetta laittamalla se ilmapallon sisään, pingottamalla ilmapallo erlenmeyerpullon suuaukolle, ja tyhjentämällä pallo erlenmeyerpulloon. Mitä pallolle tapahtuu? Miksi? Suunnittele tutkimus, jonka avulla voit testata lämpötilan vaikutusta leivinjauheen ja veden reaktionopeuteen. Käytettävänäsi on erlenmeyerpulloja, vettä eri lämpötiloissa, leivinjauhetta sekä ilmapalloja. Kirjoita ylös havaintosi.
Tutkimuksesi avulla vastaa seuraaviin kysymyksiin: 1. Miten lämpötila vaikuttaa reaktionopeuteen? 2. Miksi lämpötila vaikuttaa reaktionopeuteen? Tutustu PhET-simulaatioon annetulla mobiililaitteella ja käytä simulaatiota apuna selityksessä https://phet.colorado.edu/en/simulation/reactions-and-rates 3. Ihmiskehon lämpötila on noin 37 celsiusastetta. Miten nopeasti olettaisit leivinjauhetutkimuksesi perusteella reaktioiden tapahtuvan ihmiskehossa? 4. Juttele toisen ryhmän kanssa. Saivatko he tutkimuksessaan saman tuloksen? Miten tämä vaikuttaa tulosten luotettavuuteen? Miten saisit tuloksista vielä luotettavampia? 5. (Itsearviointi) Toimit tässä tutkimuksessa tutkijana. Mikä oli hankalaa? Entä mikä helppoa? Mitä opit tutkimuksen tekemisestä? Mitä opit luonnontieteistä? 6. (Vertaisarviointi) Juttele viereisen ryhmän kanssa. Miten heidän tutkimuksensa sujui? Miten voisitte hyödyntää toinen toistenne tuloksia ja osaamista?
1.2 KONSENTRAATION VAIKUTUS REAKTIONOPEUTEEN Vetyperoksidi hajoaa itsestään hitaasti vedeksi ja hapeksi. 2 H2O2 2 H2O + O2 Kun pienen suodatinpaperikiekon upottaa dekantterilasiin, hiljalleen muodostuvat happikuplat nostavat sen ajan saatossa dekantterilasin pinnalle. Jos suodatinpaperikiekko kastetaan hiivaliuokseen, joka sisältää katalaasientsyymiä, se kohoaa paljon nopeammin, sillä entsyymit nopeuttavat reaktioita. Mitä jos lähtöaineen eli vetyperoksidin konsentraatiota muuttaa? Minkälainen vaikutus konsentraation muutoksella on reaktionopeuteen? Sinun tehtävänäsi on suunnitella tutkimus ja selvittää, miten asia on! Kirjoita ylös havaintosi. Tutkimussuunnitelma:
Tutkimuksesi avulla vastaa seuraaviin kysymyksiin: 7. Miten lähtöaineen konsentraatio vaikuttaa reaktionopeuteen? 8. Miksi lähtöaineen konsentraatio vaikuttaa reaktionopeuteen? Tutustu PhETsimulaatioon annetulla mobiililaitteella ja käytä simulaatiota apuna selityksessä. https://phet.colorado.edu/en/simulation/reactions-and-rates 9. Ihmiskehon lämpötila on noin 37 celsiusastetta. Miten on mahdollista, että reaktiot tapahtuvat riittävän nopeasti ihmiskehossa, jotta ihmiset pysyvät elossa? 10. Juttele toisen ryhmän kanssa. Saivatko he tutkimuksessaan saman tuloksen? Miten tämä vaikuttaa tulosten luotettavuuteen? Miten saisit tuloksista vielä luotettavampia? 11. (Itsearviointi) Toimit tässä tutkimuksessa tutkijana. Mikä oli hankalaa? Entä mikä helppoa? Mitä opit tutkimuksen tekemisestä? Mitä opit luonnontieteistä? 12. (Vertaisarviointi) Juttele viereisen ryhmän kanssa. Miten heidän tutkimuksensa sujui? Miten voisitte hyödyntää toinen toistenne tuloksia ja osaamista?
Auta robottia! Tiedemiehet ovat rakentaneet robotin, jonka haluavat jäljittelevän ihmisen elintoimintoja. Robotti osaa toimia ohjeiden mukaan vain, jos ohjeet ovat perusteltuja. Laadi robotille ohje, jonka mukaan sen tulisi toimia voidakseen toteuttaa elintoimintoihin liittyvät kemialliset reaktiot mahdollisimman tehokkaasti. Muista perustelut!