Est-ce que la chimie est obligatoire au lycée dans le Missouri ?
Pour obtenir un diplôme d'études secondaires au Missouri, les élèves doivent suivre 3 crédits en sciences, comprenant la biologie, la chimie et la physique, et il est fortement recommandé de suivre au moins un cours de laboratoire. Selon les normes scientifiques du Missouri, les élèves des classes de 9e à 12e aborderont des sujets de chimie dans leur cours de sciences physiques, tels que :
12.PS1.B.1 Réactions chimiques
Appliquer les principes scientifiques et les données probantes 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.
[Déclaration de clarification: L'accent est mis sur le raisonnement des étudiants qui met l'accent sur le nombre et l'énergie des collisions entre les molécules. L'augmentation de la température augmente l'énergie cinétique des particules. L'augmentation du nombre de réactifs augmente le nombre de collisions, ce qui augmente la vitesse de réaction. Les étudiants analyseront les données sur les vitesses de réaction et expliqueront comment la température ou la concentration affecte la vitesse de réaction.]
Évidence possible
- Les étudiants élaborent une explication qui inclut l'idée que lorsque l'énergie cinétique des particules en collision augmente et que le nombre de collisions augmente, la vitesse de réaction augmente.
- Les étudiants identifient et décrivent des preuves pour construire l'explication, notamment les points suivants:
- Preuves (par exemple, à partir d'un tableau de données) d'un schéma selon lequel une augmentation de la concentration (par exemple, une variation d'une concentration tandis que l'autre concentration est maintenue constante) augmente la vitesse de réaction, et vice versa.
- Preuve d'un schéma selon lequel une augmentation de la température augmente généralement la vitesse de réaction, et vice versa
- Les étudiants utilisent et décrivent la chaîne de raisonnement suivante qui intègre des preuves, des faits et des principes scientifiques pour construire l'explication:
- Les molécules qui entrent en collision peuvent rompre des liaisons et former de nouvelles liaisons, produisant de nouvelles molécules.
- La probabilité de rupture des liaisons lors de la collision dépend de l'énergie cinétique de la collision étant suffisante pour rompre la liaison, car la rupture des liaisons requiert de l'énergie.
- Étant donné que la température est une mesure de l'énergie cinétique moyenne, une température plus élevée signifie que les collisions moléculaires seront, en moyenne, plus susceptibles de rompre des liaisons et de former de nouvelles liaisons.
- À une concentration fixe, les molécules qui se déplacent plus rapidement entrent également en collision plus fréquemment, de sorte que les molécules ayant une énergie cinétique plus élevée ont tendance à entrer en collision plus souvent.
- Une concentration élevée signifie qu'il y a plus de molécules dans un volume donné et donc plus de collisions de particules par unité de temps à la même température.
12.PS1.B.2 Réactions chimiques
Affinez la conception d'un système chimique en précisant un changement de conditions qui modifierait la quantité de produits à l'équilibre.
[Déclaration de clarification : L'accent est mis sur l'application du principe de Le Chatelier et sur la conception affinée de systèmes de réaction chimique, y compris des descriptions de la connexion 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, en ajoutant des réactifs ou en éliminant des produits. Les étudiants changeront une variable et expliqueront comment cela modifie l'équilibre.]
Preuves possibles
- Les étudiants identifient et décrivent les changements possibles dans un composant du système de réaction chimique donné qui augmenteront les quantités d'espèces particulières à l'équilibre. Les étudiants utilisent des preuves pour décrire les quantités relatives d'un produit avant et après les modifications apportées à un système de réaction chimique donné (par exemple, augmentation, diminution ou conservation de la concentration), et utiliseront explicitement le principe de Le Chatelier, en incluant les éléments suivants :
- Comment, au niveau moléculaire, un stress impliquant un changement d'un composant d'un système à l'équilibre affecte les autres composants.
- Le fait que changer la concentration d'un des composants du système d'équilibre modifiera la vitesse de la réaction (directe ou inverse) dans laquelle il est un réactif, jusqu'à ce que les vitesses directe et inverse soient à nouveau égales.
- Une description d'un système à l'équilibre qui inclut l'idée que les réactions directe et inverse se produisent à la même vitesse, ce qui donne l'apparence d'un système stable au niveau macroscopique.
- Les étudiants décrivent les critères et contraintes prioritaires, et les quantifient, le cas échéant. Des exemples de contraintes à considérer sont le coût, l'énergie nécessaire pour produire un produit, la nature dangereuse et les propriétés chimiques des réactifs et des produits, et la disponibilité des ressources.
- Les étudiants évaluent systématiquement les améliorations proposées de la conception du système chimique donné. Les améliorations potentielles sont évaluées en comparant la ré-élaboration de la liste des critères (c'est-à-dire augmentation du produit) et des contraintes (par exemple, l'énergie requise, la disponibilité des ressources).
12.PS1.B.3 Réactions Chimiques
Utiliser des représentations symboliques et des calculs mathématiques pour soutenir l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés au cours d'une réaction chimique.
[Énoncé de clarification : L'accent est mis sur la conservation de la matière et de la masse grâce à des équations chimiques équilibrées, à l'utilisation du concept de mole et à des relations proportionnelles. Les élèves seront en mesure de démontrer que le nombre de produits est égal au nombre de réactifs.]
Possible Evidence
- Les étudiants identifient et décrivent les composants pertinents dans les représentations mathématiques:
- Quantités de réactifs et de produits d'une réaction chimique en termes d'atomes, de moles et de masse.
- Masse molaire de tous les composants de la réaction.
- Utilisation d'une équation chimique équilibrée.
- Identification de l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés au cours d'une réaction chimique.
- Les représentations mathématiques peuvent comprendre des calculs numériques, des graphiques ou d'autres représentations picturales de l'information quantitative
- Les étudiants identifient l'affirmation à soutenir.
- Les étudiants utilisent la mole pour convertir entre l'échelle atomique et macroscopique dans l'analyse.
- Étant donné une réaction chimique, les étudiants utilisent des représentations mathématiques pour prédire le nombre relatif d'atomes dans les réactifs par rapport aux produits à l'échelle atomique-moléculaire.
- Calculer la masse de n'importe quel composant d'une réaction, en connaissant tout autre composant.
- Les étudiants décrivent comment les représentations mathématiques (par exemple, les calculs stœchiométriques pour montrer que le nombre d'atomes ou de moles reste inchangé après une réaction chimique où une masse spécifique de réactif est convertie en produit) soutiennent l'affirmation selon laquelle les atomes, et donc la masse, sont conservés au cours d'une réaction chimique.
- Les étudiants décrivent comment la masse d'une substance peut être utilisée pour déterminer le nombre d'atomes, de molécules ou d'ions en utilisant les moles et les relations molaires (par exemple, conversion de l'échelle macroscopique à l'échelle atomique-moléculaire en utilisant le nombre de moles et le nombre d'Avogadro).
12.PS1.C.1 Processus nucléaires
Utiliser des représentations symboliques pour illustrer les changements dans la composition du noyau de l'atome et l'énergie libérée lors des processus de fission, fusion et désintégration radioactive.
[Clarification: L'accent est mis sur des modèles qualitatifs simples, tels que des images ou des diagrammes, et sur l'échelle de l'énergie libérée dans les processus nucléaires par rapport à d'autres types de transformations. Les étudiants peuvent expliquer comment la composition du noyau change.]
Éléments de preuve possibles
- Les étudiants développent des modèles dans lesquels ils identifient et décrivent les composants pertinents des modèles, notamment:
- identification d'un élément par le nombre de protons.
- le nombre de protons et de neutrons dans le noyau avant et après la désintégration.
- l'identité des particules émises (c'est-à-dire alpha, bêta - à la fois électrons et positrons, et gamma).
- l'échelle des variations d'énergie associées aux processus nucléaires, par rapport à l'échelle des variations d'énergie associées aux processus chimiques.
- Les étudiants développent cinq modèles distincts pour illustrer les relations entre les composants sous-jacents des processus nucléaires de 1) fission, 2) fusion et 3) trois types distincts de désintégration radioactive.
- Les étudiants incluent les éléments suivants, sur la base des preuves, dans les cinq modèles:
- Le nombre total de neutrons plus de protons est le même avant et après le processus nucléaire,
- bien que le nombre total de protons et le nombre total de neutrons puissent être différents avant et après.
- L'échelle des variations d'énergie dans un processus nucléaire est beaucoup plus grande (des centaines de milliers voire des millions de fois plus grande) que l'échelle des variations d'énergie dans un processus chimique
- Les étudiants développent un modèle de fusion pour illustrer un processus dans lequel deux noyaux fusionnent pour former un noyau unique, plus grand, avec un plus grand nombre de protons que ceux des deux noyaux d'origine.
- Les étudiants développent un modèle de fission qui illustre un processus dans lequel un noyau se divise en deux fragments ou plus, qui ont chacun un nombre plus petit de protons que celui du noyau d'origine.
- Dans les modèles de fission et de fusion, les étudiants illustrent que ces processus peuvent libérer de l'énergie et peut nécessiter une énergie initiale pour que la réaction se produise.
- Les étudiants développent des modèles de désintégration radioactive qui illustrent les différences de type d'énergie (par exemple, énergie cinétique, rayonnement électromagnétique) et de type de particule (par exemple, particule alpha, particule bêta) libérées lors d'une désintégration radioactive alpha, bêta et gamma, et toute modification d'un élément à un autre pouvant avoir lieu en raison du processus.
- Les étudiants développent des modèles de désintégration radioactive qui décrivent que l'émission de particules alpha est un type de réaction de fission, et que l'émission de particules bêta et d'émission gamma ne le sont pas.
Est-ce que le Missouri attribue des crédits pour avoir réussi l'examen de chimie AP ?
Le Missouri encourage les étudiants à suivre un cours de chimie AP dans l'espoir qu'ils puissent obtenir un score qui donne droit à des crédits universitaires lors de l'examen.