La Chimie est-elle obligatoire au lycée dans le Maine ?
Au Maine, les lycéens sont tenus de suivre deux années de cours de sciences, dont une année d'étude en laboratoire, afin d'obtenir leur diplôme. L'État définit une "année" comme la réussite d'un cours, indépendamment de la durée. Le Maine a adopté les Next-Generation Science Standards (NGSS), il est donc probable que les lycéens rencontrent les sujets de chimie suivants tout au long de leurs études :
HS-PS1-1
Utiliser le tableau périodique comme modèle pour prédire les propriétés relatives des éléments en se basant sur les patterns des électrons dans le niveau d'énergie le plus externe des atomes. Exemples de propriétés qui pourraient être prédites à partir de ces patterns : réactivité des métaux, types de liaisons formées, nombre de liaisons formées et réactions avec l'oxygène. Exemples incluant les propriétés et les liaisons de l'eau ainsi que la corrosion des métaux comme on peut le retrouver dans les garde-corps, les pièces de navires, etc. Penser aux composés métalliques présents dans les feux d'artifice.
HS-PS1-2
Construire et réviser une explication pour le déroulement d'une réaction chimique simple en se basant sur les états électroniques les plus externes des atomes, les tendances du tableau périodique et la connaissance des patterns des propriétés chimiques. Exemples de réactions chimiques pouvant être incluses : réaction de sodium et de chlore, carbone et oxygène ou carbone et hydrogène. Exemples incluant la formation de sel dans l'océan, la combustion (comme celle des combustibles dans les foyers, les voitures et l'industrie du camionnage dans le Maine) ou la détection de monoxyde de carbone dans une habitation (combustion complète vs combustion incomplète).
HS-PS1-3
Planifier et mener une investigation pour rassembler des preuves afin de comparer la structure des substances à l'échelle macroscopique pour déduire la force des forces électriques entre les particules. L'accent est mis sur la compréhension des forces entre les particules et non sur l'identification de forces intermoléculaires spécifiques (comme les forces dipôle-dipôle). Exemples de particules incluant des ions, des atomes, des molécules et des matériaux en réseau (comme le graphite). Exemples des propriétés macroscopiques des substances pouvant être considérées : point de fusion, point d'ébullition, pression de vapeur et tension superficielle. Des exemples pourraient porter sur le salage des routes en hiver, les différences de points de fusion entre l'eau et l'eau salée, la production de sirop d'érable ou la résistance des minéraux du Maine.
HS-PS1-4
Élaborer un modèle pour illustrer que la libération ou l'absorption d'énergie d'un système de réaction chimique dépend des changements dans l'énergie totale des liaisons. L'accent est mis sur l'idée qu'une réaction chimique est un système qui affecte le changement d'énergie. Exemples de modèles pouvant être utilisés : dessins et schémas au niveau moléculaire des réactions, graphiques montrant les énergies relatives des réactifs et des produits, et représentations montrant la conservation de l'énergie.
#HS-PS1-5
Appliquer les principes scientifiques et les preuves pour expliquer les effets de la variation de la température ou de la concentration des particules réactives sur la vitesse à laquelle une réaction se produit. Explication supplémentaire : L'accent est mis sur le raisonnement des étudiants qui se concentre sur le nombre et l'énergie des collisions entre les molécules. Des exemples pourraient inclure les vitesses variables d'oxydation des métaux en hiver par rapport à l'été ou la vitesse de dissolution des coquilles de calcium dans l'océan due à une augmentation du dioxyde de carbone et à une augmentation de la température due au changement climatique.
HS-PS1-6
Améliorer la conception d'un système chimique en précisant un changement des conditions qui produirait des quantités accrues de produits à l'équilibre. Explication supplémentaire : L'accent est mis sur l'application du principe de Le Chatelier et sur l'amélioration de la conception des systèmes de réaction chimique, y compris des descriptions du lien entre les modifications apportées au niveau macroscopique et ce qui se passe au niveau moléculaire. Des exemples de conceptions pourraient inclure différentes façons d'augmenter la formation de produits, notamment en ajoutant des réactifs ou en éliminant des produits. D'autres exemples à envisager comprennent le processus de fabrication du papier Kraft, la fabrication de savon ou la formation de bonbons en sucre.
HS-PS1-7
Utiliser des représentations mathématiques pour étayer l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés lors d'une réaction chimique. Explication supplémentaire : L'accent est mis sur l'utilisation d'idées mathématiques pour communiquer les relations proportionnelles entre les masses des 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 étudiants et non sur la mémorisation et l'application mécanique de techniques de résolution de problèmes. Des exemples pourraient inclure la proportion d'ingrédients combinés dans les produits de boulangerie ou la combustion des carburants.
HS-PS1-8
Élaborer des modèles pour illustrer les changements dans la composition du noyau de l'atome et l'énergie libérée lors des processus de fission, de fusion et de désintégration radioactive. Explication supplémentaire : L'accent est mis sur des modèles qualitatifs simples, tels que des images ou des diagrammes, et sur l'échelle de l'énergie libérée lors des processus nucléaires par rapport à d'autres types de transformations. Des exemples pourraient inclure le gaz radon dans les sous-sols, le thorium dans les manchons de gaz blancs ou, historiquement, la centrale nucléaire Maine Yankee de Wiscasset et Fukushima au Japon.