La chimie est-elle obligatoire au lycée en Utah?
En Utah, les élèves du lycée sont tenus de suivre 3 crédits en sciences afin d'obtenir leur diplôme:
- 2 crédits (parmi les quatre domaines de base de la science : systèmes terrestres, sciences biologiques, chimie, informatique AP ou physique).
- 1 crédit (parmi les cours de base, les cours appliqués ou avancés de la liste des sciences).
Si un élève choisit la chimie, le Conseil d'Éducation de l'État de l'Utah accepte les cours suivants pour satisfaire les cours de base de la science:
- Chimie
- Chimie AP ou IB
- Chimie avec laboratoire CE
Conformément aux standards de chimie pour les lycées de l'Utah, les élèves aborderont les éléments suivants du programme d'études de chimie:
- Standard 1: Les élèves comprendront que toute la matière dans l'univers a une origine commune et est composée d'atomes, qui ont une structure et peuvent être systématiquement arrangés sur le tableau périodique.
- Objectif 1: Reconnaître l'origine et la distribution des éléments dans l'univers.
- a. Identifier les preuves qui soutiennent l'hypothèse selon laquelle la matière dans l'univers a une origine commune.
- b. Reconnaître que toute la matière dans l'univers et sur Terre est composée des mêmes éléments.
- c. Identifier la distribution des éléments dans l'univers.
- d. Comparer la présence d'éléments plus lourds sur Terre et dans l'univers.
- Objectif 2: Relier la structure, le comportement et l'échelle d'un atome aux particules qui le composent.
- a. Résumer les principales preuves expérimentales qui ont conduit au développement de divers modèles atomiques, à la fois historiques et actuels.
- b. Évaluer les limitations de l'utilisation de modèles pour décrire les atomes.
- c. Faire la distinction entre la taille relative, la charge et la position des protons, des neutrons et des électrons dans l'atome.
- d. Généraliser la relation entre le nombre de protons et l'identité de l'élément.
- e. Relier la masse et le nombre d'atomes aux quantités de matière de la taille d'une mole.
- Objectif 3: Corréler la structure atomique et les propriétés physiques et chimiques d'un élément à la position de l'élément sur le tableau périodique.
- a. Utiliser le tableau périodique pour corréler le nombre de protons, de neutrons et d'électrons dans un atome.
- b. Comparer le nombre de protons et de neutrons dans les isotopes du même élément.
- c. Identifier les similitudes dans le comportement chimique des éléments d'un groupe.
- d. Généraliser les tendances de réactivité des éléments d'un groupe à d'autres groupes.
- e. Comparer les propriétés des éléments (par exemple, métal, non-métallique, métalloïde) en fonction de leur position dans le tableau périodique.
- Standard 2: Les élèves comprendront la relation entre les changements d' énergie dans l'atome, spécifiquement le mouvement des électrons entre les niveaux d'énergie dans un atome, ce qui entraîne l'émission ou l'absorption d'énergie quantique. Ils comprendront également que l'émission de particules à haute énergie résulte de changements nucléaires et que la matière peut être convertie en énergie lors de réactions nucléaires.
- Objectif 1: Évaluer les changements d'énergie quantique dans l'atome en termes de l'énergie contenue dans les émissions lumineuses.
- a. Identifier la relation entre la longueur d'onde et l'énergie lumineuse.
- b. Examiner les preuves de laboratoire indiquant que l'énergie est absorbée ou libérée sous forme d'unités discrètes lorsque les électrons passent d'un niveau d'énergie à un autre.
- c. Corréler l'énergie d'un photon à la couleur de la lumière émise.
- d. Après avoir observé les émissions spectrales en laboratoire (par exemple, test de flamme, tubes à spectre), identifier des éléments inconnus en les comparant aux spectres d'émission connus.
- Objectif 2: Évaluer comment les changements dans le noyau d'un atome entraînent l'émission de radioactivité.
- a. Reconnaître que les particules radioactives et les radiations de type ondulatoire sont des produits de la désintégration d'un noyau instable.
- b. Interpréter les données graphiques liant la demi-vie et l'âge d'une substance radioactive.
- c. Comparer la masse, l'énergie et le pouvoir de pénétration des radiations alpha, bêta et gamma.
- d. Comparer la force nucléaire forte à la quantité d'énergie libérée lors d'une réaction nucléaire et la comparer à la quantité d'énergie libérée lors d'une réaction chimique.
- e. Après avoir effectué des recherches, évaluer et rendre compte des effets des radiations nucléaires sur les humains ou d'autres organismes.
- Objectif 1: Évaluer les changements d'énergie quantique dans l'atome en termes de l'énergie contenue dans les émissions lumineuses.
Les élèves doivent utiliser le langage scientifique suivant:
atome, élément, noyau, proton, neutron, électron, isotope, métal, non-métal, métalloïde,
malléable, conducteur, tableau périodique, quantas, longueur d'onde,
radiation, émettre, absorber, spectre, demi-vie, fission, fusion, niveau d'énergie,
mole
- Standard 3: Les étudiants comprendront la liaison chimique et la relation entre le type de liaison et les propriétés chimiques et physiques des substances.
- Objectif 1: Analyser la relation entre les électrons de valence (les plus externes) d'un atome et le type de liaison formée entre les atomes.
- a. Déterminer le nombre d'électrons de valence dans les atomes en utilisant le tableau périodique.
- b. Prédire la charge qu'un atome acquerra lorsqu'il forme un ion en gagnant ou en perdant des électrons.
- c. Prédire les types de liaison en se basant sur le comportement des électrons de valence (les plus externes).
- d. Comparer les liaisons covalentes, ioniques et métalliques en termes de comportement des électrons et de forces de liaison relatives.
- Objectif 2: Expliquer que les propriétés d'un composé peuvent être différentes de celles des éléments ou des composés à partir desquels il est formé.
- a. Utiliser une formule chimique pour représenter les noms des éléments et le nombre d'atomes dans un composé, et reconnaître que la formule est unique pour le composé spécifique.
- b. Comparer les propriétés physiques d'un composé aux éléments qui le forment.
- c. Comparer les propriétés chimiques d'un composé aux éléments qui le forment.
- d. Expliquer que la combinaison d'éléments dans différentes proportions conduit à la formation de différents composés ayant des propriétés différentes.
- Objectif 3: Relier les propriétés des composés simples au type de liaison, à la forme des molécules et aux forces intermoléculaires.
- a. Généraliser, à partir d'investigations, les propriétés physiques (ex. : malléabilité, conductivité, solubilité) des substances ayant différents types de liaison.
- b. À partir d'un modèle, décrire la forme et la polarité résultante des molécules d'eau, d'ammoniac et de méthane.
- c. Identifier comment les forces intermoléculaires des liaisons hydrogène dans l'eau affectent une variété de phénomènes physiques, chimiques et biologiques (ex. : tension superficielle, action capillaire, point d'ébullition).
- Objectif 1: Analyser la relation entre les électrons de valence (les plus externes) d'un atome et le type de liaison formée entre les atomes.
Les étudiants en sciences devraient utiliser les termes suivants :
propriété chimique, propriété physique, composé, électrons de valence, ionique,
covalent, malléabilité, conductivité, solubilité, intermoléculaire, polarité
- Standard 4: Les étudiants comprendront que dans les réactions chimiques, la matière et l'énergie changent de forme, mais les quantités de matière et d'énergie ne changent pas.
- Objectif 1: Identifier des preuves de réactions chimiques et démontrer comment les équations chimiques sont utilisées pour les décrire.
- a. Généraliser les preuves de réactions chimiques.
- b. Comparer les propriétés des réactifs aux propriétés des produits dans une réaction chimique.
- c. Utiliser une équation chimique pour décrire une réaction chimique simple.
- d. Reconnaître que le nombre d'atomes dans une réaction chimique ne change pas.
- e. Déterminer les proportions molaires des réactifs et des produits dans une réaction chimique équilibrée.
- f. Étudier les réactions chimiques courantes qui se produisent dans la maison d'un étudiant (par exemple, la cuisson, la rouille, le blanchiment, le nettoyage).
- Objectif 2: Analyser les preuves des lois de conservation de la masse et de conservation d'énergie dans les réactions chimiques.
- a. Utiliser des données provenant d'analyses quantitatives pour identifier les preuves qui soutiennent la conservation de masse dans une réaction chimique.
- b. Utiliser les relations molaires dans une réaction chimique équilibrée pour prédire la masse du produit produit dans une réaction chimique simple qui va à la fin.
- c. Rapporter les preuves de transformations d'énergie dans une réaction chimique.
- d. Après avoir observé ou mesuré, classer les preuves de changement de température dans une réaction chimique en tant qu'endothermiques ou exothermiques.
- e. À l'aide d'une cellule électrochimique construite ou diagrammée, décrire comment l'énergie électrique peut être produite dans une réaction chimique (par exemple, demi-réaction, transfert d'électrons).
- f. À l'aide de données collectées, rapporter la perte ou le gain d'énergie thermique dans une réaction chimique.
- Objectif 1: Identifier des preuves de réactions chimiques et démontrer comment les équations chimiques sont utilisées pour les décrire.
- Standard 5: Les étudiants comprendront que de nombreux facteurs influencent les réactions chimiques et que certaines réactions peuvent atteindre un état d'équilibre dynamique.
- Objectif 1: Évaluer les facteurs spécifiques aux collisions (par exemple, la température, la taille des particules, la concentration et les catalyseurs) qui influent sur la vitesse d'une réaction chimique.
- a. Concevoir et mener une enquête sur les facteurs influant sur la vitesse de réaction et utiliser les résultats pour généraliser les résultats à d'autres réactions.
- b. Utiliser les informations provenant des graphiques pour tirer des conclusions justifiées sur les vitesses de réaction.
- c. Corréler la fréquence et l'énergie des collisions avec la vitesse de réaction.
- d. Identifier que les catalyseurs sont efficaces pour augmenter les vitesses de réaction.
- Objectif 2: Reconnaître que certaines réactions ne convertissent pas tous les réactifs en produits, mais atteignent un état d'équilibre dynamique qui peut être modifié.
- a. Expliquer le concept d'équilibre dynamique.
- b. Étant donné une équation, identifier l'effet de l'ajout de produit ou de réactif sur un changement d'équilibre.
- c. Indiquer l'effet d'un changement de température sur l'équilibre, en utilisant une équation montrant un terme de chaleur.
- Objectif 1: Évaluer les facteurs spécifiques aux collisions (par exemple, la température, la taille des particules, la concentration et les catalyseurs) qui influent sur la vitesse d'une réaction chimique.
Les étudiants doivent utiliser un langage scientifique :
réaction chimique, matière, loi de conservation de la masse, loi de
conservation de l'énergie, température, cellule électrochimique, entropie,
équation chimique, endothermique, exothermique, chaleur, vitesse, catalyseur,
concentration, théorie des collisions, équilibre, demi-réaction
- Niveau d'études 6 : Les étudiants comprendront les propriétés qui décrivent les solutions en termes de concentration, de solutés, de solvants et du comportement des acides et des bases.
- Objectif 1 : Décrire les facteurs qui influent sur le processus de dissolution et évaluer les effets des changements de concentration sur les solutions.
- a. Utiliser les termes soluté et solvant pour décrire une solution.
- b. Esquisser une solution au niveau des particules.
- c. Décrire la quantité relative de particules de soluté dans les solutions concentrées et diluées et exprimer la concentration en termes de molarité et de molalité.
- d. Concevoir et réaliser une expérience pour déterminer les facteurs (agitation, taille des particules, température) qui influent sur la vitesse de dissolution relative.
- e. Relier le concept de parties par million (PPM) à des problèmes environnementaux pertinents identifiés grâce à des recherches.
- Objectif 2 : Résumer les effets quantitatifs et qualitatifs des propriétés colligatives sur une solution lorsqu'un soluté est ajouté.
- a. Identifier les propriétés colligatives d'une solution.
- b. Mesurer le changement du point d'ébullition et/ou du point de congélation d'un solvant lorsqu'un soluté est ajouté.
- c. Décrire comment les propriétés colligatives influent sur le comportement des solutions dans des applications quotidiennes (par exemple, le sel routier, les poches froides, les liquides de refroidissement).
- Objectif 3 : Différencier les acides et les bases en termes de concentration en ions hydrogène.
- a. Relier la concentration en ions hydrogène aux valeurs de pH et aux termes acide, basique ou neutre.
- b. Mesurer le pH de solutions domestiques courantes et de solutions standard de laboratoire à l'aide d'un indicateur, et les identifier comme acides ou bases.
- c. Déterminer la concentration d'un acide ou d'une base à l'aide d'une simple titration acide-base.
- d. Effectuer des recherches et présenter les utilisations des acides et des bases dans l'industrie, l'agriculture, la médecine, l'exploitation minière, la fabrication ou la construction.
- e. Évaluer les mécanismes par lesquels les polluants modifient le pH de différents environnements (par exemple, aquatiques, atmosphériques, du sol).
- Objectif 1 : Décrire les facteurs qui influent sur le processus de dissolution et évaluer les effets des changements de concentration sur les solutions.
Les étudiants en sciences doivent utiliser le langage suivant :
solution, soluté, solvant, concentration, molarité, concentration en pourcentage,
propriété colligative, point d'ébullition, point de congélation, acide, base, pH, indicateur,
titrage, ion hydrogène, neutralisation, parties par million, concentré,
dilué, dissolution.