Tehtävä 3

Kemian oppikirjoissa käytetään nykyisin hyvin monipuolisesti erilaisia visualisointeja. Kun tarkastellaan molekyylien visualisointeja, kirjoista löytyy hyvin erilaisia malleja molekyylien pintaa kuvaavista kalottimalleista kemiallista rakennetta korostaviin viivakaavoihin. Visualisointeja käytetään kuitenkin tehokkaasti myös reaktioiden matemaattisten mallien yhteydessä: entalpiatasokaaviot havainnollistavat paitsi energian sitoutumista ja vapautumista reaktiossa, mutta myös kinetiikkaa määrittävää aktivoitumisenergiaa. Tähän liittyy oleellisesti molekyylien kineettisen energian jakauma tietyssä lämpötilassa. Näitä asioita havainnollistetaan mielestäni erittäin hyvin visualisoinneilla. Kun tarkastellaan 5. kurssin sisältöä, visualisointien havainnollistavuus ei ole yhtä selkeä. Erityisesti pH-titrauskäyrien ymmärtäminen ei ole välttämättä ollenkaan helppoa. Näihin kuviin voisi selkeästi merkitä näkyviin miten happo- ja emäsmuotojen osuus muuttuu liuoksen pH-arvon mukaan. Olen itse pohtinut sitä, miten useampiarvoisten heikkojen happojen titrauskäyrät havainnollistaisivat asiaa. Sekoittaisivatko ne vain sitä entisestään, vai voisiko olla niin, että nämä auttaisivat oivaltamaan miten happovakio(t), ekvivalenttikohta ja puskurialue liittyvät toisiinsa ja titrauskäyrän muotoon.

Oppikirjoista löytyy hyvin monenlaisia visualisointeja sidoksista. Osa perustuu Bohrin atomimalliin, osa kvanttimekaniikkaan, mutta erilaisia tikku-pallo-, viiva-, kalotti-malleja on paljon erilaisia. Mielestäni erilaisten mallien ja visualisointien käsittely on pelkästään hyvä asia. Opetuksessa olisi kuitenkin syytä valottaa edes hieman eri malleihin liittyviä yksinkertaistuksia ja rajoituksia (esimerkiksi atomien koot voidaan monissa malleissa jättää kokonaan huomioimatta). Itse pidän kalottimallia erittäin hyvänä visualisointina, koska se sillä voidaan parhaiten havainnollistaa molekyylien kokoa ja pintaa. Huonoimpia visualisointeja on Fisherin projektio, koka sen pohjalta kiraalisuutta ei voi selittää/ymmärtää lainkaan.

Alla on kaavio siitä, miten elektronegatiivisyys, kovalenttinen sidos ja ionisidos liittyvät toisiinsa. Sama kaavio löytyy useammasta oppikirjasta, mikä ei ole ihme, koska visualisointi avaa mielestäni erinomaisesti sitä, että ionisidos ja kovalenttinen sidos eivät ole kategorisesti täysin erilaisia interaktioita, vaan sidoksen kovalenttinen/ioninen luonne muodostaa jatkumon. Olen valinnut kuvan siitä huolimatta, että N-H -sidoksen osalta se on virheellinen: N-H -sidokselle oikea arvo on 0.8, kun taas 0.4 vastaa C-H -sidosta.