Fagenes metoder  - Kemi

Kemi er læren om alt stof i den levende og materielle verden, som kan omdannes ved kemiske reaktioner. I kemi udforskes og beskrives stoffers egenskaber og betingelserne for, at de reagerer. 

Arbejdsformer 

Empiri: Empiri i kemi er den viden(resultater), som vi får fra undersøgelser, observationer eller eksperimenter. Måden at indsamle denne viden på, kemisk empiri, kalder vi for den kemiske metode. Metode i kemi er oftest de helt konkrete eksperimentelle metoder og teknikker, som vi bruger til at få empiriske data. Metode i kemi kan også være at arbejde med kemiske teorier, modeller og simulationer. Det fælles kemiske fagsprog er en vigtig forudsætning for at kommunikere viden om stofferne og dets egenskaber.

Empiri i kemi kan være både kvantitativ og kvalitativt:

Kvantitativ empiri: resultatet kommer ud i tal, fx et vejeresultat, pH-måling eller absorbans og der laves resultatbehandling på baggrund af data – fx mængdeberegninger, udbytteprocenter, bjerrumdiagram, standardkurve etc. 

Kvalitativ empiri: resultatet er en observation, fx farveskifte, røgudvikling, varmeudvikling, udfældning etc. Ofte er den kvalitative empiri mulig også at opgøre kvantitativt, ved fx temperaturmåling eller absorbansmåling hvis det er ønskeligt i forhold til målet med forsøget.

Variabelkontrol: Når man laver forsøg, er det en vigtig praksis at udføre variabelkontrol, altså at sikre sig at eksperimentet er udført således, at man kun måler på én ting ad gangen. Hvis man fx skal undersøge hvorvidt hastigheden af en kemisk reaktion afhænger af reaktanternes koncentration, skal man således kun ændre på koncentrationen af den ene reaktant i sin forsøgsserie.

Modeller og repræsentationsformer: En speciel ting ved kemi er, at vi hele tiden bruger modeller for den virkelighed vi beskriver. Det kan fx blot være atomsymboler eller kemiske formler, men det kan også være elektronprikformler, strukturformler, et kemisk reaktionsskema eller en tegning af orbitaler. Vi kan bruge modeller til både at lave makroskopiske og mikroskopiske overvejelser. Når vi opstiller en ”lov” over en sammenhæng (fx Lambert Beers lov eller ædelgasreglen) så er det også en model, idet der blot er tale om en pæn beskrivelse af den virkelighed vi ser på. Det vigtige at lægge mærke til, er at hver eneste model vi anvender har sine begrænsninger ift. hvad den forsøger at modellere.

Eksperimentelle metoder

Når man i forbindelse med SRP skal forholde sig til metoderne, drejer det sig ofte om eksperimentelle metoder og deres muligheder (hvad kan det sige noget om? Hvilke undersøgelser kunne man også lave?) og begrænsninger (hvad kan det ikke sige noget om? Hvilke fejlkilder er der?). Dette gør sig gældende hvad enten man skal forholde sig til metoder man selv har brugt i forbindelse med opgaven, eller man skal referere metoder som andre har brugt.

De eksperimentelle metoder i kemi omfatter en lang og varieret række metoder og teknikker til:

·         Syntese dvs. fremstilling af organiske eller uorganiske kemiske forbindelser.

·         Kemiske analyser fx titrering, chromatografi (HPLC, TLC, GC), pH-måling, absorptionsmåling, IR- og NMR-spektroskopi.

Det følgende kan ses som nogle af de aspekter man bør være opmærksom på ved kemisk analyse.

Usikkerheder

Usikkerhed er den præcision en måling er gjort med. En vægt som kun kan vise massen med en præcision på 0,1 g giver anledning til større usikkerhed, end en vægt med en præcision på 0,01 g. Usikkerheder påvirker hver enkelt måling tilfældigt, så ved at lave mange målinger kan usikkerheden forbedres.

Fejlkilder

Fejlkilder er systematiske målefejl. Det kan fx være at et spektrofotometer konsekvent måler for høj absorbans, eller at en pH-elektrode er fejlkalibreret og altid måler 0,5 pH-enheder for lavt. En fejlkilde vil påvirke hver eneste måling i den samme retning, deri systematikken.

Detektionsgrænse

Detektionsgrænsen er den nedre grænse for hvornår et givet stof kan måles/påvises. Det giver ingen mening at forsøge at måle forureningen af et givet stof, hvis ens apparat ikke er følsomt nok.

 Dit arbejde med kemifagets metode i relation til din SRP:

I dit arbejde med SRP og metode (også til den mundtlige del) skal du fokusere på, hvad du har gjort i din opgave. Brug kun de begreber, der giver mening for din opgave.

Brug din viden om faget til at overveje ” hvad, hvordan, hvorfor” du har undersøgt en problemstilling med en bestemt metode.

Tag ikke udgangspunkt i overordnet videnskabsteori, da dette ofte vil virke som ”papegøjesnak” og være svært at knytte til selve opgaven.

Her er nogle af de metodeovervejelser du kan komme ind på i tilknytning til din opgave:

·         Hvilke modeller og repræsentationsformer har du i spil? Husk at du skal kunne forklare styrker og svagheder ved dine modeller, og kunne bruge dem til at gå i dybden med dit stof.

·         Hvilken type data bruger du? Er de kvalitative eller kvantitative?

·         Hvilke variable undersøger du (afhængig og uafhængig) og hvilke variable kontrollerer du?

·         Hvilke(e) eksperimentelle metoder har du anvendt? Hvad er metodernes muligheder og begrænsninger?

·         Kunne man have undersøgt det samme med en anden kemisk metode? Og hvilke muligheder/begrænsninger ville der være ved det?

·         Hvordan præsenteres data?

·         Hvad kan man konkludere på baggrund af data?

·         Hvilke videre undersøgelser kunne man foretage?