La chimie est-elle obligatoire au lycée au Colorado ?
La chimie n'est pas spécifiquement un cours obligatoire au niveau de l'État pour les élèves du secondaire au Colorado. En effet, les districts locaux bénéficient d'une grande flexibilité pour définir leurs propres critères de diplômation et leur programme d'études à partir d'un éventail d'options. Cependant, chaque district scolaire fixe ses propres critères de diplômation. Certaines écoles peuvent choisir d'avoir la chimie comme matière cible, mais beaucoup permettent aux sciences physiques de couvrir des sujets de chimie de manière plus globale, conformément aux normes d'éducation scientifique au lycée de l'État. Exigences du programme de sciences physiques du Colorado :
PS1 Matière et ses interactions
Les étudiants connaissent et comprennent les propriétés communes, les formes et les changements de la matière et de l'énergie. Les diplômés préparés peuvent utiliser l'ensemble des pratiques scientifiques et d'ingénierie pour donner un sens aux phénomènes naturels et résoudre des problèmes qui nécessitent une compréhension de la structure, des propriétés et des interactions de la matière.
Attentes au niveau de la classe :
Le modèle structural subatomique et les interactions entre les charges électriques à l'échelle atomique peuvent être utilisés pour expliquer la structure et les interactions de la matière.
Les processus chimiques, leurs vitesses, leurs résultats, et si oui ou non l'énergie est stockée ou libérée, peuvent être compris en termes de collisions de molécules, de réarrangement d'atomes et de changements d'énergie tels que déterminés par les propriétés des éléments impliqués.
L'interaction nucléaire forte fournit la force principale qui maintient les noyaux ensemble. Les processus nucléaires, y compris la fusion, la fission et les désintégrations radioactives de noyaux instables, impliquent des changements dans les énergies de liaison nucléaire.
Résultats probants que les étudiants peuvent :
- Utilisez le tableau périodique comme modèle pour prédire les propriétés relatives des éléments basées sur les motifs des électrons dans les niveaux énergétiques externes des atomes. (HS-PS1-1) (Clarification : Les exemples de propriétés qui pourraient être prédites à partir des motifs pourraient inclure la réactivité des métaux, les types de liaisons formées, le nombre de liaisons formées et les réactions avec l'oxygène.) (Limite : Limité aux éléments du groupe principal. Ne comprend pas une compréhension quantitative de l'énergie d'ionisation au-delà des tendances relatives.)
- Planifiez et menez une enquête pour recueillir des preuves afin de comparer la structure des substances à l'échelle macroscopique pour en déduire la force des forces électriques entre les particules. (HS-PS1-3) (Clarification : L'accent est mis sur la différence entre les forces intermoléculaires et intramoléculaires et sur la force des forces entre les particules, mais sans nommer de forces intermoléculaires spécifiques, telles que la dipôle-dipôle. Les exemples de particules peuvent inclure des ions, des atomes, des molécules et des matériaux en réseau, tels que le graphite. Les exemples de propriétés macroscopiques des substances peuvent inclure le point de fusion et le point d'ébullition, la pression de vapeur et la tension superficielle.) (Limite : Ne comprend pas les calculs de la loi de Raoult pour la pression de vapeur ou les noms, formes ou angles de liaison associés à la théorie VSEPR.)
- Élaborez un modèle pour illustrer que la libération ou l'absorption d'énergie d'un système de réaction chimique dépend des changements dans l'énergie de liaison totale. (HS-PS1-4) (Clarification : L'accent est mis sur l'idée qu'une réaction chimique est un système qui affecte le changement d'énergie. Les exemples de modèles peuvent inclure des dessins moléculaires et des diagrammes de réactions au niveau moléculaire, des graphiques montrant les énergies relatives des réactifs et des produits, et des représentations montrant que l'énergie est conservée.) (Limite : Ne comprend pas le calcul des changements d'énergie de liaison totale au cours d'une réaction chimique à partir des énergies de liaison des réactifs et des produits.)
- Construisez et révisez une explication pour le résultat d'une réaction chimique simple basée sur les états externes des électrons des atomes, les tendances dans le tableau périodique et les connaissances sur les motifs des propriétés chimiques. (HSPS1-2) (Clarification : Les exemples de réactions chimiques peuvent inclure la réaction du sodium et du chlore, du carbone et de l'oxygène, ou du carbone et de l'hydrogène.) (Limite : Limité aux réactions chimiques impliquant les éléments du groupe principal et les réactions de combustion.)
- Élaborez un modèle pour illustrer que la libération ou l'absorption d'énergie d'un système de réaction chimique dépend des changements dans l'énergie de liaison totale. (HS-PS1-4) (Clarification : L'accent est mis sur l'idée qu'une réaction chimique est un système qui affecte le changement d'énergie. Les exemples de modèles peuvent inclure des dessins moléculaires et des diagrammes de réactions au niveau moléculaire, des graphiques montrant les énergies relatives des réactifs et des produits, et des représentations montrant que l'énergie est conservée.) (Limite : Ne comprend pas le calcul des changements d'énergie de liaison totale au cours d'une réaction chimique à partir des énergies de liaison des réactifs et des produits.)
- Appliquez les principes scientifiques et les preuves pour expliquer les effets du changement de température ou de concentration des particules réactives sur la vitesse à laquelle se produit une réaction. (HS-PS1-5) (Clarification : L'accent est mis sur le raisonnement des élèves qui se concentre sur le nombre et l'énergie des collisions entre les molécules.) (Limite : Limité aux réactions simples impliquant uniquement deux réactifs ; preuves de la température, de la concentration et des données sur la vitesse ; et relations qualitatives entre la vitesse et la température.)
- Définissez la conception d'un système chimique en précisant un changement dans les conditions qui produirait des quantités accrues de produits à l'équilibre. (HS-PS1-6) (Clarification : L'accent est mis sur l'application du principe de Le Chatelier et sur l'amélioration des conceptions des systèmes de réaction chimique, y compris les descriptions du lien entre les changements apportés au niveau macroscopique et ce qui se passe au niveau moléculaire. Les exemples de conceptions pourraient inclure différentes façons d'augmenter la formation de produits, notamment en ajoutant des réactifs ou en éliminant des produits.) (Limite : Limité à la spécification du changement d'une seule variable à la fois. Ne comprend pas le calcul des constantes d'équilibre et des concentrations.)
- Utilisez des représentations mathématiques pour étayer l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés lors d'une réaction chimique. (HS-PS1-7) (Clarification : L'accent est mis sur l'utilisation d'idées mathématiques pour communiquer les relations proportionnelles entre les masses d'atomes dans les réactifs et les produits, et la traduction de ces relations à l'échelle macroscopique en utilisant la mole comme conversion de l'échelle atomique à l'échelle macroscopique. L'accent est mis sur l'évaluation de la pensée mathématique des élèves et non sur la mémorisation et l'application mécanique des techniques de résolution de problèmes.) (Limite : Ne comprend pas les réactions chimiques complexes ou les calculs impliquant des réactifs limitants et des réactifs en excès.)
- Élaborez des modèles pour illustrer les changements dans la composition du noyau de l'atome et l'énergie libérée lors des processus de fusion, de fission et de désintégration radioactive. (HS-PS1-8) (Clarification : L'accent est mis sur les modèles qualitatifs simples, tels que les images ou les diagrammes, et sur l'échelle de l'énergie libérée dans les processus nucléaires par rapport à d'autres types de transformations. Les modèles quantitatifs de la désintégration radioactive ne doivent pas nécessiter de manipulations mathématiques d'une équation exponentielle.) (Limite : Ne comprend pas le calcul quantitatif de l'énergie libérée. Limité aux désintégrations radioactives alpha, bêta et gamma.)