YTL:n sensorit Stefan Taubert ja Jouni Välisaari vastasivat kokelaiden kysymyksiin. Toimittaja on tiivistänyt kysymyksiä tarpeen mukaan.

Katso kemian koe ja hyvän vastauksen piirteet täältä!

Tehtävä 1

”Eikö monivalinnan 1.9 hvp ole väärin?” -Abi

Sidosten katkaiseminen vaatii aina energiaa. Vastaavasti, kun sidokset muodostuu, vapautuu energiaa. Jos prosessi sisältää sidosten katkeamista, ei siksi voi sanoa, että tämä prosessi aina vapauttaa energiaa. Katkeavien ja muodostuvien sidosten lukumääräkään ei riitä arvioimaan, vapautuuko vai sitoutuuko energiaa, koska energiamuutos riippuu siitä, mitä sidoksia muodostuuu ja katkeaa. Ainut mahdollinen vastausvaihtoehto on juuri tuo ”sidoksia muodostuu”.

”Viimeisessä kohdassa eikö oikein olisi myös vaihtoehto, että ”kun muodostuvia sidoksia on enemmän kuin katkeavia”.” -hämmentynyt

Väite ei pidä aina paikkaansa. Muodostuvien ja katkeavien sidosten lukumäärän lisäksi tulee arvioida muodostumisessa sitoutuvien ja katkeamisessa vapautuvien energioiden määriä. Esimerkiksi erilaisten sidosten muodostumisessa sitoutuvat energia voivat erota toisistaan paljonkin.

Tehtävä 2

”Haittaako jos hapetusluku muutokset ovat eri, mut sai kuitenki hapettuvan ja pelkistyvän aineen oikein?” -Pelköän

Osatehtävässä 2.3 hapettumisen ja pelkistymisen tunnistaminen perustuu hapetuslukujen muutosten havaitsemiseen. On tunnistettava, että kloorin ja hapen hapetusluvut muuttuvat, ja perusteltava muutoksia hapetusluvuilla ennen ja jälkeen reaktion. Jos hapetusluvut on ilmoitettu väärin, täysiä pisteitä ei saavuteta, koska perustelu on puutteellinen tai virheellinen. Lopullisesti sensorikokous päättää pisteityksestä.

”Voiko reaktioyhtälöstä saada täysiä pisteitä, vaikka laitoin reaktionuolen yläpuolelle merkinnän [o] kun muut tiedot ovat hvp:n mukaan oikein?” -123

[O]-merkintä käytetään yleensä ilmaisemaan hapettumisreaktiota, jossa happi liittyy lähtöaineeseen. Tässä happi on tuotteena, joten täysin oikein se ei ole. Tässä saattaa siis tulla pieni pistevähennys.

”Tuleeko täydet pisteet, vaikka ei laittaisi tehtävänantoon erikseen moolimassoja?” -Kupe

Laskutehtävissä on olennaista, että ilmenee, mitä lukuarvoja yksiköineen suurehtälöihin on sijoitettu. Moolimassoja ei tarvitse välttämättä kirjata erikseen, vaan riittää, että oikeat moolimassat näkyvät sijoituksissa. Kuitenkin on usein hyödyllistä kirjata erikseen tunnetut lähtöarvot ja esim. moolimassat, koska tämä selkeyttää vastaamista ja vähentää riskiä, että tapahtuu huolimattomuusvirheitä.

Tehtävä 3

”Sain R on 1-Kloorietaani ja S on Vesi. Onko kauhean suuri virhe” -?

Reaktiossa muodostuu sivutuotteina vetykloridia ja etanolia. Valitettavasti tässä vastauksessa ei näyttäisi olevan ansioita.

”Onko oikein jos on vastannut tehtävässä 3.1

O: amiini

P: esteri

Q: amidi

?” -OnVäsy

On tärkeä huomata, että yhdisteryhmä ja funktionaalinen ryhmä ei ole sama asia. Siten amiini on selvästi väärin, kyseessä on aminoryhmä. Esterin funktionaalinen ryhmä on esteriryhmä ja amidin funktionaalinen ryhmä on amidiryhmä, ja on mahdollista, että näiden osalta pelkkä esteri ja amidi hyväksytään, tuo on kuitenkin sensorikokouksen tekemä rajanveto.

Tehtävä 4

”Kohdassa 4.3, riittääkö erotusmenetelmäksi pelkkä uutto vai pitääkö olla nimenomaan neste-nesteuutto?” -nippelitieto

Tässä sensorikokous tarkentaa, mitä vaihtoehtoisia termejä hyväksytään. Neste-nesteuutto on tarkka termi, joskin pelkkä uutto käytetään myös tästä menetelmästä.

”Hei! Minulla olisi kysymys liittyen tehtävään 4. Kohdassa 4.3 kirjoitin erotussuppilomenetelmä, joka perustuu aineiden erilaisiin tiheyksiin. Kuitenkin lisäsin, että dietyylieetteri auttaa nesteiden erotuksessa, kun pooliton aine liukenee siihen. Kuvailin enimmäkseen tiheyksien mukaan, että tiheämpi aine jää pohjaan ja vähemmän tiheä yläpuolelle. Muistan ainakin, että mainittiin jossain kirjassa/opetusvideossa, että erotussuppilon menetelmä perustuu aineiden tiheyksiin. Niin jäi vähän harmittamaan. Voiko tämä olla myös oikea vastaus? Kävin myös netissä tarkistamassa asian.” -Kesä

Erotusmenetelmästä käytetään vakiintunutta termiä uutto tai tarkemmin neste-nesteuutto. Eritussuppilo on väline, jota neste-nesteuutossa käytetään. Kysyjän Kesä esittämän kysymyksen perusteella vastauksessa saattaisi olla pisteitä tuottavia ansioita, vaikka erotusmenetelmän nimi olisikin väärin.

”Meneekö nollille molemmat alakohdat 4.3 ja 4.4, jos oli selittänyt että dietyylieetteri on poolinen liuotin?” -hupsista

Valitettavasti tehtävässä menetetään aika paljon pisteitä, jos dietyylieetteri on ajateltu poolisena liuottimena. Toisena liuottimena on vesi, joka pitää tunnistaa pooliseksi, ja videon uutossa vesikerros ja eetterikerros erottuvat selvästi toisistaan. Tehtävässä 4.3 voi saada pisteen oikeasta menetelmästä ja riippuen muusta vastauksesta, mahdollisesti jokin muukin selityspiste voi tulla, mutta tämä riippuu vastauksesta kokonaisuudessaan. Tehtävässä 4.4 on olennaista ymmärtää veden ja eetterin erot poolisuudessa.

Tehtävä 5

”Jos ajattelee, että veden seurauksena yhdisteet hydrolisoituu ja muodostuu mm. karboksyylihappoa ja useampi fenoli. NIin onko väärin ajateltu, että K on neutraali ja L ja M happamia” -yliajattelenko

Osatehtävän tehtävänannossa kerrotaan yhdisteiden vesiliuosten happamuudet. Yhdisteet pitäisi pystyä tunnistamaan tämän tiedon ja yhdisteen rakenteen avulla. Yhdisteet eivät reagoi vesiliuoksessa, koska reaktio vaatisi muunlaisia olosuhteita tai muita reagensseja.

Tehtävä 6

”Kui paljon pisteitä lähtee jos käytti pKa arvoa tasapainovakiona” -lebron james

Kyseessä on virhe keskeisessä periaatteessa, eli ei ole käytetty oikeaa happovakion arvoa. Sensorikokous päättää lopullisesta pisteityksestä, joten vielä ei voi sanoa varmasti, kuinka paljon pisteitä tässä menetetään mutta merkittävä osa laskun loppuosan pisteistä menetetään valitettavasti.

”Miksi vastaus on annettu kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella? Eikö PH:ssa ole kaksi merkitsevää?” -Pohtija

Kahden numeron tarkkuudella annettu vastaus tuottaa todennäköisesti täydet pisteet, jos ratkaisu muuten on oikein.

”Onko virhe, jos käytti butaanihapon happovakiota suoraan taulukkokirjasta, eikä laskenut sitä pK_a arvosta (Tulos oli sama)?”

Tehtäviä ratkaistaessa kannattaa käyttää tehtävänannon arvoja. Happovakioilla on usein hieman erilaisia arvoja lähteestä riippuen.

Tässä tehtävän kohdassa kemian osaamista osoittaa Ka-arvon laskeminen pKa-arvosta. Jos Ka-arvon ottaa muusta lähteestä, tämä osaaminen jää näyttämättä. Virhe on kuitenkin pieni.

”Onko virhe, jos käytti butaanihapon happovakiota suoraan taulukkokirjasta, eikä laskenut sitä pK_a arvosta (Tulos oli sama)?”

Tehtäviä ratkaistaessa kannattaa käyttää tehtävänannon arvoja. Happovakioilla on usein hieman erilaisia arvoja lähteestä riippuen.

Tässä tehtävän kohdassa kemian osaamista osoittaa Ka-arvon laskeminen pKa-arvosta. Jos Ka-arvon ottaa muusta lähteestä, tämä osaaminen jää näyttämättä. Virhe on kuitenkin pieni.

Tehtävä 7

”Käykö 7.3, että toisessa virta liikkuu anodilta katodille ja toisessa toisinpäin?” -p

Tähän ei valitettavasti tässä vaiheessa voi ottaa kantaa. Vastauksessa tulisi ainakin yhdistää oikea sähkövirran suunta oikeaan menetelmään. Mutta siihen, riittääkö sähkövirran suunta pisteeksi, jää sensorikokouksen arvioitavaksi, koska tämä ei ole alustavassa HVP:ssä mainittu.

”Kelpaako 7.1 ja 7.2 pelkät metallien nimet eikä levyt?”

Sensorikokous päättää, mitä vaihtoehtoisia vastauksia hyväksytään. Kyseessä olisi lähinnä epätarkkuus, joka on vähemmän vakava kuin esimerkiksi kupari-ionin nimeämistä kupariksi.

”7.1 kohdassa eikö oteta huomioon, että kaliumkloridi ja kuparikloridi olivat vesiliuoksia? Vastasin 7.1.3 kohtaan, että kennossa hapettuu vesi, koska veden hapettumispotentiaali on suurempi kuin magnesiumin. Kommentoin asiaa myöhemmin myös 7.3 kohdan vertailussa. Onko muistissani jotain vikaa vai miksi meni hvp mukaan metsään?” -abina

Galvaanisessa kennossa elektrodit ovat eri metalleja ja elektrodien pinnalla tapahtuu hapettuminen ja pelkistyminen. Taulukkokirjoissa esitetään pelkistymispotentiaalit. Kun tarkastellaan hapettumisreaktioita, reaktioyhtälö käännetään toisinpäin. Samalla potentiaalin merkki muuttuu. Siis magnesium hapettuu ensin.

”Kuinka iso virhe on jos kirjoitin 7.1 kohdassa, että pelkistyvä aine on kupari enkä kupari-ioni?” -e

Kennossa on sekä kuparia metallisessa muodossa että kupari-ioneina ja olisi oleellista, että vastauksessa nämä erottuvat. Todennäköisesti tässä menetetään ainakin sen kohdan piste, eli 1 p.

”Käykö kohtaan 7.1.4 vastaukseksi vain kupari ja kohtaan 7.1.6 vastaukseksi ionisilta?” -väsynytabit

Kohdassa 7.1.4 on valitettavasti oleellista, että pelkistyvä aine on nimenomaan kupari-ioni. Kupari on jo varauksettomassa muodossaan pelkistynyt.

Kohdassa 7.1.6 galvaanisen kennon elektrodit yhdistetään johtimella. Kohdassa 7.1.7 puolestaan puolikennoja yhdistävästä osasta käytetään termiä suolasilta.

Tehtävä 8

”Jos on antanut tehtävässä 8.3 ionien tasapainokonsentraatioiden sijaan reaktioon osallistuvien yhdisteiden tasapainokonsentraatiot, mutta tehtävän alussa perustellut stoikiometrialla, että kysyttyjen ionien ainemäärät (ja siten myös konsentraatiot) ovat yhtä suuret kuin yhdisteiden, saako täydet pisteet/kuinka paljon menettää? Tehtävä täysin oikein ratkaistu.” -epätoivo iskee

Tähän on vaikea ottaa varmuudella kantaa näkemättä vastaus kokonaisuudessaan. Kuvauksen perusteella vaikuttaa kuitenkin, että vastauksessa voi olla hyvät edellytykset pisteisiin.

”Jos konsentraatiota ei laske, vaan katsoo arvon kuvaajasta, saako täydet pisteet?” -Laskematon

Yhtälön avulla laskemalla saadaan tarkempi arvo tuntemattoman näytteen konsentraatiolle. Kuvaajasta katsottu tulos on epätarkempi. Tämän vuoksi täydet pisteet tuottavassa vastauksessa lasketaan konsentraatio muodostetun yhtälön avulla. Tehtävässä pyydetään laskemaan konsentraatio.

”Eikö 8.3 kohdassa olisi voinut pyöristää tasapainokonsentraatiot lopuksi 3 nro tarkkuudelle?” -Sun

Tehtävässä lähtöarvot on kolmen numeron tarkkuudella joten kyllä tässä kolmen numeron tarkkuus on oikein.

”Kuinka paljon haittaa, jos osatehtävässä 8.3 laskikin vahingossa tasapainovakion käänteisluvun, mutta muuten kaikki laskutoimitukset ja päättely oikein?” -heisenberg

Alustavien hyvien vastausten piirteiden mukaan tasapainovakion lauseke ja sen arvon laskeminen on arvoltaan 2 p. Alustavasti vaikuttaa siis, että tällaisessa tilanteessa menettäisi nämä pisteet, kunhan kaikki konsentraatiot on laskettu oikein.

Tehtävä 9

”9.4 Hypokloriitti-ioni toimii hapettimena ja pelkistyy itse kloridi-ioneiksi. Miksi sitten tuotteena muodostuu natriumkloridia?” -MJ

Reaktiossa tosiaan muodostuu kloridi-ioneja. Tehtävässä on annettu lähtöaineet mutta natriumferraatin ja kloridi-ionien lisäksi muodostavat muut tuotteet tulee päätellä. NaCl(aq) tarkoittaa että vesiliuoksessa on natriumioneja ja kloridi-ioneja. Natriumioneja tulee liuokseen sekä NaClO:sta että NaOH:sta.

”Miksi raudan hapetusluku on +6 vaikka taulukkokirjassa vain vaihtoehdot +2 ja +3. Tehtävähän menee oikein myös jos ajatteli hapen hapetusluvulla -1 ja raudan +2?” -iida

Taulukkokirjoissa ilmoitetaan usein vain yleisimmät hapetusluvut. Alkuaineet, etenkin metallit, voivat esiintyä myös muilla hapetusluvuilla, kuten rauta esiintyy ferraatti-ionissa.

Hapelle on tyypillistä, että se esiintyy hapetusluvulla -2.

”Kuinka paljon pisteitä menettää jos reaktio on muuten oikein, mutta unohti lisätä elektronit reaktioyhtälöön” -elektroni

Puolireaktiossa elektronit ovat oleellisia, koska ilman niitä reaktiossa ei säily kokonaisvaraus. Valitettavasti kyseessä on keskeisessä kemiallisessa periaatteessa.

”Lähteekö pisteitä jos 9.4 laittoi kloorin ja natriumin erikseen ioneina eikä natriumkloridina” -korottelija

Natriumkloridi esiintyy vesiliuoksessa ioneina, joten kysyjän kuvaama vastaus vaikuttaa oikealta. Kloridi- ja natriumionin olomuodot (aq) tulee olla merkittynä reaktioyhtälöön.

”Onko pisteytys tehtävässä 9.4 todella niin raaka, mitä HVP:ssä näytetään? Jos esimerkiksi merkinnyt, että tuotteena muodostuu HCl eikä NaCl, mutta reaktio muuten oikein, voiko saada pisteitä vai meneekö osatehtävä suoraan nollille?” -wannabekemisti

Reaktioyhtälöissä on oleellista, että lähtöaineissa ja tuotteissa on sama määrä alkuaineita ja varaukset menevät tasan. Jos näin ei ole, tulkitaan usein, että vastauksessa on karkea virhe. Koska kyseessä on emäksinen NaOH-liuos, HCl (happo) ei oikein voi olla tuotteena.

”Onko väärin esittää rautahapon molekyylikaava FeO4H2? Siis vedyt perässä?” -apuaa

Yleensä epäorgaanisten happojen kaavat kirjoitetaan niin, että vety, H, on alussa. Sensorikokous tässä ratkaisee, saako tuostakin muodosta täydet pisteet vai tuleeko pieni miinus. Stoikiometria tuossa on oikein, mikä on hyvä.

”Miten kohta 9.4 arvioidaan?

Jos on esim. hapetusluvuilla perustellut oikeat kertoimet, muttei ole tajunnut että reaktiossa syntyy natriumkloridia, joten tasapainottanut vedyt vety-ioneilla niin meneekö osatehtävä täysin nollille?” -väsynytabit

Koska reaktio tapahtuu natriumhydroksidiliuoksessa, kyseessä on emäksinen liuos. Vetyioneja ei oikein voi esiintyä vapaina (tai oksoniumioneina) emäksisessä liuoksessä. Yleensä reaktioyhtälöstä ei tule pisteitä, jos ei ole oikeat aineet.

”9.1 Kohdan vastauksena on että raudan hapetusluku on +6, mutta MAOL:issa ja MAFY-taulukoissa raudan hapetuslukuna ovat kuitenkin vain +2 tai +3. Tämän takia laitoin hapen hapetusluvuksi -1 ja raudan hapetusluvuksi +2. Voiko tästä saada pisteitä? Ja mistä olisi pitänyt tietää että raudan hapetusluku voi olla myös +6? (Kromissa sama homma)” -epätoivoinen opiskelija

Taulukkokokoelmissa ei ole annettu tyhjentävä luettelo hapetusluvuista. Esim. MAOL-taulukoissa otsikko on “Yleisimmät hapetusasteet”. Yleissääntönä on, että hapen hapetusluku yhdisteissä on -2 (poikkeuksena peroksideissa -1), josta voi laskea, että raudan hapetusluku pitää olla +6.

”Tehtävässä 9.4 menin sekaisin kun tehtävänannossa luki ”Reaktiossa hypokloriitti-ioni toimii hapettimena pelkistyen itse kloridi-ioniksi.” ja laitoin kyseiseen lauseeseen vedoten että natriumia ei tarvitse ottaa huomioon tehtävässä. Tasapainotettu reaktioyhtälö on oikein mutta siitä puuttuu hypokloriitin natrium. Onko virhe ja jos on paljonko rokotetaan? tehtävä muuten oikein”

Tehtävässä pyydetään natriumferraatin valmistumisen reaktioyhtälö, joten täydellinen vastaus vaatisi kyllä natriumin sisällyttämisen. Oleellista on, että reaktioyhtälö on tasapainossa. Sensorikokous päättää, millainen vähennys tehdään natriumionien puuttumisesta, jos reaktioyhtälö on tasapainotettu oikein ioneilla, kokonaan ilman natriumioneja. Jos vain osa natriumioneista puuttuu, ongelmaksi muodostuu todennäköisesti, että reaktio ei ole tasapainossa.

Tehtävä 10

”Onkohan mahdollisuuksia ihan hyviinkin pisteisiin tehtävästä jos laski hiilidioksidin prosenttiosuuden tilavuudesta pyöritellen ideaalikaasun tilanyhtälöä ja ainemäärien vertailuja. Tuli täysin sama vastaus elikäs tasan 40 % kun aloitti paineiden suhteesta josta sai ilmaistua hapen ainemäärän aluksi hiilimonoksidin ainemäärällä ja tämän jälkeen pystyi sijoittamaan tilavuuksien suhteisiin.” -Abina

Tehtävän pystyy ratkaisemaan usealla eri tavalla. HVP:ssä on kuvattu vain yksi tapa vastata tehtävään. Vastauksen arvioiminen ei ole mahdollista ilman, että näkee vastauksen kokonaisuudessaan.

”Minkä verran 10.4. tehtävästä on mahdollista saada pisteitä jos on todennut pV=nRT kaavan avulla että V, R ja T on vakioita ja ainemäärä muuttuu samassa suhteessa kuin paine. Sitten paineen muutoksen perusteella todennut että ainemäärä on 5/6 osaa alun ainemäärästä. Tämän jälkeen lasku mennyt ihan pieleen.” -epätoivoinen korottaja

Alustavassa HVP:ssä paineen verrannollisuus ainemäärään on osa ratkaisua, mutta tämä osuus ei ole erikseen pisteitetty, vaan on osa isompaa kokonaisuutta. Siten ei voi vielä tässä vaiheessa sanoa, montako pistettä mahdollisesti tästä tulee.

”Mitä jos asetti hiilimonoksidin alkutilanteen ainemääräksi 1 mooli eli ei käyttänyt kirjainta x tätä suuretta kuvaamassa? Lopputulos meni oikein.” -???

Sensorit ottavat huomioon erilaisia oikeanlaisia ratkaisutapoja sensorikokouksessa. Joskus tämän tyyppisiä tehtäviä voi ratkaista myös kysyjän muotoilemalla tavalla. On mahdollista, että pisteitä tulee mutta varmasti ei voi sanoa, tuleeko täydet pisteet.

”Meneekö kaikki pisteet, jos tehtävässä 10.4 luki tehtävänannon huolimattomasti ja laski tilavuusprosentin niin, että hiilimonoksidi reagoisi vain osittain ja alkuperäisessä kaasuseoksessa olisi reaktioyhtälön mukaisessa suhteessa hiilimonoksidia ja happea?” -Kemisti

Tehtävänannossa sanotaan, että hiilimonoksidi on reagoinut kokonaan hiilidioksidiksi. Tämä on oleellinen lähtökohta tehtävälle. Kysyjän tilanteessa on ikään kuin luotu toisenlainen tehtävä. Tässä vaiheessa ei voi sanoa, voiko jokin yksittäinen piste tulla, mutta suurin osa pisteistä todennäköisesti menetetään.

Tehtävä 11

”Saako joitain pisteitä, jos tehtävässä 11.5 perusteli, että tasapainoreaktion luonteen takia kaikki lähtöaineet eivät koskaan muutu kokonaan tuotteiksi, ja siksi ei ole energiatehokasta käyttää hiilidioksidia lähtöaineena?” -Kemiaonkivaa

Aineistona oleva teksti 11.B ohjaa vastaamaan kysymykseen entalpianmuutosten avulla.

Tässä vaiheessa ei ole mahdollista ottaa kantaa, saako vastauksesta mahdollisesti pisteitä. Sensorikokous päättää tutustuttuaan suureen määrään vastauksia lopullisesta pisteityksestä.

”Soveltuuko 11.3 haitaksi, että vetysäiliö voi vuotaa esim. törmäyksen seurauksena ja näin aiheuttaa vaaraa?” -Vety

Alustavassa HVP:ssä on kerrottu esimerkkejä pisteitä tuottavista maininnoista. Muitakin järkeviä etuja tai haasteita mainitsemalla voi ansaita pisteitä. Vastauksessa on ansionsa, vaikka siihen olisi voinut lisätä perustelut, miksi erityisesti vedyn vuotaminen voi olla vaarallista. Lopullisesti sensorikokous päättää pisteityksestä.

”Menikö nyt pieleen, jos alkoi polttokennojen sijaan selittelemään vetypommien toimintaperiaattesta?” - Frits Haaperi

Tämä voisi ehkä lähinnä soveltua kysymyksen 11.4 tematiikkaan, missä kysytään miten vetyä voidaan hyödyntää energiantuotannossa. Tehtävässä kehotetaan käyttämään kemian tietoja ja tekstiä 11.A. Vastauksen tulisi siis ainakin joiltain osin käsitellä tekstin 11.A teemoja, jotta täysiin pisteisiin voisi yltää. Vetypommin yhteys energiantuotantoon olisi lähinnä fuusioenergian käyttö, ja siinä toki käytetään vedyn tiettyjä isotooppeja. Sensorikokous linjaa, miten paljon ansiota mahdollisesti fuusioenergian pohdinta voi tuottaa. Muihin osatehtäviin kuin 11.4 fuusio ei sovellu selityksenä.