Est-ce que la chimie est obligatoire au lycée dans le Mississippi?
Les élèves du Mississippi ont besoin de 3 crédits scientifiques pour obtenir leur diplôme de fin d'études secondaires. Un crédit doit être en biologie. La chimie est une matière optionnelle d'un crédit. Selon les normes scientifiques du Mississippi, l'État propose un programme de chimie solide qui explore en profondeur les concepts nécessaires pour les préparer à l'université. Les sujets abordés en chimie incluent:
CHE.2 Théorie atomique
La théorie atomique est la base des concepts de la chimie moderne. Les étudiants doivent être présentés avec une base solide de l'atome et de ses composants. Ces concepts conduisent à une compréhension des interactions de ces composants pour expliquer les macro-observations du monde.
- Les étudiants démontreront une compréhension de la structure atomique et des développements historiques conduisant à la théorie atomique moderne.
- Enquêter sur la progression historique conduisant à la théorie atomique moderne, y compris, mais sans s'y limiter, les travaux de Dalton, l'expérience de la feuille d'or de Rutherford, l'expérience de rayons cathodiques de Thomson, l'expérience de gouttelettes d'huile de Millikan et l'interprétation de Bohr des spectres de raies brillantes.
- Construire des modèles (par exemple, boules et bâtonnets, simulations en ligne, calculs mathématiques) des noyaux atomiques pour expliquer la moyenne pondérée en abondance (masse relative) des éléments et des isotopes sur la masse publiée des éléments.
- Étudier les spectres d'absorption et d'émission pour interpréter les explications des électrons à des niveaux d'énergie discrets à l'aide d'outils tels que des simulations en ligne, des spectromètres, des prismes, des tests de flamme et des tubes à décharge.
- Explorer à la fois des expériences en laboratoire et des exemples du monde réel.
- Rechercher des sources appropriées pour évaluer la manière dont les spectres d'absorption et d'émission sont utilisés pour étudier l'astronomie et la formation de l'univers.
CHE.3 Tableau périodique
La chimie moderne est basée sur la prévisibilité du comportement atomique. Les motifs périodiques des éléments ont conduit à l'élaboration du tableau périodique. La configuration électronique est le résultat direct de ce comportement périodique. Le comportement prévisible des électrons a conduit à la découverte de nouveaux composés, éléments et interactions atomiques. La prévisibilité du comportement des atomes est essentielle pour comprendre la liaison ionique et covalente et la production de composés ou de molécules.
- Les étudiants démontreront une compréhension du tableau périodique en tant que représentation systématique pour prédire les propriétés des éléments.
- Explorer et communiquer l'organisation du tableau périodique, y compris l'histoire, les groupes, les familles, les noms de famille, les métaux, les non-métaux, les métalloïdes et les métaux de transition.
- Analyser les propriétés des atomes et des ions (par exemple, le comportement des métaux / non-métaux / métalloïdes, la conductivité électrique / thermique, l'électronégativité et l'affinité électronique de Pauling, l'énergie d'ionisation et les rayons atomiques / ioniques) en utilisant les tendances périodiques des éléments basées sur le tableau périodique.
- Analyser le tableau périodique pour identifier les nombres quantiques (par exemple, les électrons de la couche de valence, le niveau d'énergie, les orbitales, les sous-niveaux et les nombres d'oxydation).
CHE.4 Bonding
A firm understanding of bonding is necessary to further development of the basic chemical concepts of compounds and chemical interactions.
- Students will demonstrate an understanding of the types of bonds and resulting atomic structures for the classification of chemical compounds.
- Develop and use models (e.g., Lewis dot, 3‐D ball‐stick, 3‐D printing, or simulation programs such as PhET) to predict the type of bonding between atoms and the shape of simple compounds.
- Use models such as Lewis structures and ball and stick models to depict the valence electrons and their role in the formation of ionic and covalent bonds. Predict the ionic or covalent nature of different atoms based on electronegativity trends and/or position on the periodic table.
- Use models and oxidation numbers to predict the type of bond, the shape of the compound, and the polarity of the compound.
- Use models of simple hydrocarbons to exemplify structural isomerism.
- Use mathematical and computational analysis to determine the empirical formula and the percent composition of compounds.
- Use the scientific investigation to determine the percentage of composition for a substance (e.g., sugar in gum, water and/or unpopped kernels in popcorn, percent water in a hydrate).
- Compare results to justify conclusions based on experimental evidence.
- Plan and conduct controlled scientific investigations to produce mathematical evidence of the empirical composition of a compound.
CHE.5 Naming Compounds
Polyatomic ions (radicals) and oxidation numbers are used to predict how metallic ions, nonmetals, and transition metals are used in naming compounds.
- Students will investigate and understand the accepted nomenclature used to identify the name and chemical formulas of compounds.
- Use the periodic table and a list of common polyatomic ions as a model to derive chemical compound formulas from compound names and compound names from chemical formulas.
- Generate formulas of ionic and covalent compounds from compound names. Discuss compounds in everyday life and compile lists and uses of these chemicals.
- Generate names of ionic and covalent compounds from their formulas.
- Name binary compounds, binary acids, stock compounds, ternary compounds, and ternary acids.
CHE.6 Réactions chimiques
Comprendre les réactions chimiques et prédire les produits de ces réactions est essentiel à la réussite des étudiants.
- Les étudiants démontreront une compréhension des types, des causes et des effets des réactions chimiques.
- Développer et utiliser des modèles pour prédire les produits des réactions chimiques (par exemple, les réactions de synthèse; substitution simple; double déplacement; et décomposition, y compris les exceptions telles que la décomposition des hydroxydes, chlorates, carbonates et acides).
- Discuter et/ou compiler des listes de réactions utilisées dans la vie quotidienne.
- Planifier, mener et communiquer les résultats d'investigations pour démontrer différents types de réactions chimiques simples.
- Utiliser les mathématiques et l'analyse informatique pour représenter le rapport entre les réactifs et les produits en termes de masses, de molécules et de moles (stoichiometry).
- Utiliser les mathématiques et l'analyse informatique pour soutenir l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés lors d'une réaction chimique.
- Donner des exemples du monde réel (par exemple, la combustion du bois).
- Planifier et mener une enquête scientifique contrôlée pour produire une preuve mathématique de la conservation de la masse.
- Utiliser l'erreur relative pour analyser l'exactitude des résultats.
- Utiliser les mathématiques et l'analyse informatique pour soutenir le concept de rendement en pourcentage et de réactif limitant.
- Planifier et mener une enquête scientifique contrôlée pour produire une preuve mathématique permettant de prédire et de confirmer le réactif limitant et le rendement en pourcentage dans la réaction.
- Analyser des données quantitatives, tirer des conclusions et communiquer les résultats.
- Comparer et analyser les données de classe pour en vérifier la validité.
CHE.7 Loi des gaz
La comparaison et le développement des états de la matière moléculairesont une part intégrante de la compréhension de la matière. La pression, le volume et la température sont impératifs pour comprendre les états de la matière.
- Les élèves démontreront leur compréhension de la structure et du comportement des gaz.
- Analyser le comportement des gaz réels et des gaz idéaux en termes de pression, de volume, de température et de nombre de particules.
- Utiliser un processus de conception d'ingénierie pour développer des modèles (par exemple, des simulations en ligne ou des activités interactives pour les élèves) afin d'expliquer et de prédire le comportement de chaque état de la matière en utilisant le mouvement des particules et des forces intermoléculaires pour expliquer le comportement de la matière.
- Analyser et interpréter les graphiques de courbe de chauffage pour expliquer la relation énergétique entre les états de la matière (par exemple, la thermochimie-chauffage de l'eau de ‐20oC à 120oC).
- Utiliser des calculs mathématiques pour décrire les relations entre la pression, la température, le volume et le nombre de particules, y compris la loi de Boyle, la loi de Charles, la loi de Dalton, les lois des gaz combinées et les lois des gaz idéaux.
- Utiliser un processus de conception d'ingénierie et des simulations en ligne ou des expériences en laboratoire pour concevoir et modéliser les résultats d'investigations scientifiques contrôlées afin de produire des preuves mathématiques qui confirment les relations des lois des gaz.
- Utiliser la loi des gaz idéaux pour prédire le volume, la masse et le nombre de particules produites lors de réactions chimiques (c'est-à-dire la stœchiométrie des gaz).
- Planifier et mener des enquêtes scientifiques contrôlées pour produire des preuves mathématiques qui confirment que les réactions impliquant des gaz se conforment à la loi de conservation de la masse.
- Utilisation de la stœchiométrie des gaz, calculer le volume de dioxyde de carbone nécessaire pour gonfler un ballon afin d'occuper un volume spécifique.
- Utiliser un processus de conception d'ingénierie pour concevoir, construire, évaluer et améliorer un airbag simulé.
CHE.8 Solutions
Solutions exist as solids, liquids, or gases. Solution concentration is expressed by specifying relative amounts of solute to solvent.
- Students will demonstrate an understanding of the nature of properties of various types of chemical solutions.
- Use mathematical and computational analysis to quantitatively express the concentration of solutions using the concepts such as molarity, percent by mass, and dilution.
- Develop and use models (e.g., online simulations, games, or video representations) to explain the dissolving process in solvents on the molecular level.
- Analyze and interpret data to predict the effect of temperature and pressure on solids and gases dissolved in water.
- Design, conduct, and communicate the results of experiments to test the conductivity of common ionic and covalent compounds in solution.
- Use mathematical and computational analysis to analyze molarity, molality, dilution, and percentage dilution problems.
- Design, conduct, and communicate the results of experiments to produce a specified volume of a solution of a specific molarity, and dilute a solution of a known molarity.
- Use mathematical and computational analysis to predict the results of reactions using the concentration of solutions (i.e., solution stoichiometry).
- Investigate parts per million and/or parts per billion as it applies to environmental concerns in your geographic region, and reference laws that govern these factors.
# CHE.9 Les Acides et les Bases Les étudiants comprendront la nature et les propriétés des acides, des bases et des solutions salines.
- Analyser et interpréter les données pour décrire les propriétés des acides, des bases et des sels.
- Analyser et interpréter les données pour identifier les différences entre les acides forts et les acides faibles, ainsi que les bases fortes et les bases faibles (c'est-à-dire la dissociation).
- Planifier et mener des enquêtes en utilisant l'échelle de pH pour classer les solutions acides et basiques.
- Analyser et évaluer les définitions acide-base d'Arrhenius, de Bronsted-Lowry et de Lewis.
- Utiliser la pensée mathématique et computationnelle pour calculer le pH à partir de la concentration en ions hydrogène.
- Obtenir, évaluer et communiquer des informations sur la façon dont les tampons stabilisent le pH dans les réactions acide-base.
CHE.10 Thermochimie
Les étudiants comprendront que l'énergie est échangée ou transformée dans toutes les réactions chimiques.
- Construire des explications pour expliquer comment la température et le flux de chaleur en termes du mouvement des molécules (ou des atomes).
- Classer les réactions chimiques et les changements de phase comme exothermiques ou endothermiques en fonction des valeurs de l'enthalpie. Utiliser une représentation graphique pour illustrer les changements d'énergie impliqués.
- Analyser et interpréter les données des diagrammes énergétiques et des enquêtes pour soutenir les affirmations selon lesquelles la quantité d'énergie libérée ou absorbée lors d'une réaction chimique dépend des changements dans l'énergie totale des liaisons.
- Utiliser la pensée mathématique et informatique pour résoudre des problèmes impliquant le flux de chaleur et les changements de température, en utilisant des valeurs connues de chaleur spécifique et de chaleur latente de changement de phase.
CHE.11 Équilibre
Les étudiants comprendront que l'équilibre chimique est un processus dynamique au niveau moléculaire.
- Construire des explications pour expliquer comment utiliser le principe de Le Chatelier pour prédire l'effet des changements de concentration, de température et de pression.
- Prédire quand l'équilibre est établi dans une réaction chimique.
- Utiliser la pensée mathématique et informatique pour calculer une expression de constante d'équilibre pour une réaction.
CHE.12 Nomenclature organique
Les étudiants comprendront que les caractéristiques de liaison du carbone permettent la formation de nombreuses molécules organiques différentes avec différentes tailles, formes et propriétés chimiques.
- Construire des explications pour expliquer les caractéristiques de liaison du carbone qui entraînent la formation de molécules organiques de base.
- Obtenir des informations pour communiquer le système utilisé pour nommer les hydrocarbures linéaires de base et les isomères qui contiennent des liaisons simples, les hydrocarbures simples avec des liaisons doubles et triples, et les molécules simples qui contiennent un noyau de benzène.
- Développer et utiliser des modèles pour identifier les groupes fonctionnels qui constituent la base des alcools, cétones, éthers, amines, esters, aldéhydes et acides organiques.