Kemi
Hvad er kemi?
Som kemiker vil vi gerne udforske, beskrive og forklare kemiske forbindelser. Vi vil vide hvordan kemiske forbindelser er bygget op, hvilke egenskaber de har og hvordan de kan ændres ved reaktioner.
Den berømte kvantekemiker Linus Pauling sagde:
”Every aspect of the world today even politics and international relations, is affected by chemistry.”
SRP kan finde afsæt i områder, hvor kemi spiller en vigtig rolle, fx bio- og nanoteknologi, lægemiddeludvikling, fødevareproduktion, miljø og klima, materialeudvikling samt udvikling af bæredygtig teknologi til produktion.
Hvordan arbejder man i kemi?
I læreplanen for kemi gøres det klart at: ”Det er essentielt for kemifaget, at kemisk viden og begrebsforståelse udvikles gennem vekselvirkning mellem teori, modeller og eksperimenter.”
Kemi er et naturvidenskabeligt fag. Vi arbejder derfor med den naturvidenskabelige metode.
Der er to overordnede eksperimentelle måder at arbejde naturvidenskabeligt på indenfor kemifaget: man kan arbejde empirisk-induktivt eller hypotetisk-deduktivt. Følg dette link for at læse mere om disse to metoder
- Et eksempel på en empirisk induktiv metode i kemi: Find ud af hvordan sammenhængen mellem alkylgruppens længde og antallet af OH- grupper bestemmer en alkohols vandopløselighed
- Et eksempel på en hypotetisk deduktiv metode i kemi: Vi vil gerne vide om en alkohol er tertiær eller primær eller sekundær. Teorien siger at en tertiær ikke kan reducere kaliumdichromat. Vi laver et eksperiment og konstaterer at reagensets farve forbliver orange og slutter at alkoholen er tertiær.
I kemifaget vil man ofte kombinere de to metoder. Man starter måske induktivt og så når hypotesen er fremsat skifter man til den deduktive metode for at teste hypotesen. Hvis en hypotese verificeres nok gange, af nok mennesker kan den blive til en teori. En teori er altså underbygget af meget empiri og teorien skal kunne forudsige noget, som eftervises (underbygges) eller modbevises (falsificeres) (figur 1). Undersøgelserne skal kunne gentages (reproduceres).
En mindre udbredt metode som også bruges, er prøve-fejl metoden. Et eksempel på dette er udviklingen af lægemidlet Reductil. Reductil blev fremstillet for at behandle depression (prøve) men havde ikke den ønskede effekt (fejl). Man så til gengæld at lægemidlet førte til vægttab, så begyndte man at undersøge hvordan det kunne være og om lægemidlet kunne bruges til vægttab.
I kemifaget arbejder man dog ikke kun eksperimentelt, man kan også arbejde med mere teoretiske metoder. Det kan være ved at opsøge kemisk teori fra faglitteratur, eller ved at opsøge empiri fra publicerede artikler eller databaser. I forbindelse med litteratursøgning er kildekritik vigtig, så det sikres, at kilden er troværdig.
Man kan også arbejde med modeller. Når en naturvidenskabelig teori eller sammenhæng beskrives ved hjælp af matematikkens sprog i form af formler eller grafer, har man lavet en kvantitativ model. Sammenhænge kan også beskrives uden tal – så er der tale om kvalitative modeller.
Kemiske forbindelser og reaktioner kan ikke ses med det blotte øje. Man ser måske et farveskift, et bundfald eller en temperaturændring. Det angiver den makroskopiske beskrivelse af en kemisk reaktion. Når man forklarer observationerne på molekylært niveau, taler man om den mikroskopiske beskrivelse. For at beskrive disse ”usynlige” fænomener bruger kemifaget forskellige repræsentationsmodeller, såsom reaktionsskemær og figurer/animationer på molekylært niveau, fx fældningsreaktion (figur 2).
Følgende begrebspar fra bogen Vidensmønstre passer ind i beskrivelser af videnskabelige metoder i kemi:
- Kvalitativ – kvantitativ
- Empirisk – formel
- Eksperimentel -observationel
- Ideografisk – nomotetisk
- Faktuel – normativ