La chimie est-elle obligatoire au lycée en Virginie?
Les élèves du lycée en Virginie doivent obtenir 3 crédits standard et un crédit validé dans des sujets de sciences de laboratoire, ainsi que des tests de fin de cours pour obtenir leur diplôme. Pour satisfaire à ces exigences, les étudiants pourraient se retrouver à suivre des cours de Sciences physiques ou de Chimie, qui couvrent les sujets suivants :
CH.2 L'étudiant devra étudier et comprendre que les éléments possèdent des propriétés basées sur leur structure atomique. Le tableau périodique est un outil d'organisation pour les éléments, basé sur ces propriétés. Les informations clés concernant le tableau périodique incluent
- a) la masse atomique moyenne, les isotopes, le nombre de masse et le numéro atomique;
- b) la désintégration nucléaire;
- c) les tendances au sein des groupes et des périodes, y compris le rayon atomique, l'électronégativité, l'effet de protection et l'énergie d'ionisation;
- d) les configurations électroniques, les électrons de valence, les électrons excités et les ions ; et
- e) les modèles historiques et quantiques.
Compréhensions durables
Les atomes sont les unités de base de toute la matière. Les propriétés d'un atome sont basées sur le nombre et l'arrangement de ses parties.
- Les particules subatomiques ont des caractéristiques spécifiques de masse, de charge et de position (CH.2).
- Un isotope est un atome qui a le même nombre de protons qu'un autre atome du même élément mais qui a un nombre différent de neutrons. Certains isotopes sont radioactifs. La masse atomique moyenne de chaque élément est la moyenne pondérée des isotopes naturellement présents de cet élément (CH.2 a).
- Les changements nucléaires impliquent un changement dans la composition du noyau d'un atome et peuvent conduire à la formation d'un nouvel élément (CH.2 b).
- La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié de la substance subisse un changement nucléaire et est importante dans l'utilisation et le stockage des matériaux radioactifs (CH.2 b).
- La configuration électronique est une représentation numérique de l'arrangement des électrons autour du noyau d'un atome en fonction de leurs niveaux d'énergie. Le nombre d'électrons appariés et non appariés détermine les propriétés chimiques, en particulier la formation de liaisons (CH.2 d).
- Les ions se forment lorsque les atomes gagnent ou perdent un électron (CH.2 d).
- Un électron de valence peut absorber de l'énergie et devenir excité, ce qui le fait passer à un niveau d'énergie principal supérieur. Le retour subséquent de l'électron de valence à l'état fondamental émet de l'énergie qui est utilisée dans de nombreuses applications (CH.2 d).
- Les électrons occupent des orbitales d'énergie égale, ce qui donne un nombre maximal d'électrons non appariés (CH.2 d).
Des motifs prévisibles de propriétés émergent lorsque les éléments sont disposés selon le nombre d'électrons de valence. Le tableau périodique modélise ces motifs et peut être utilisé pour prédire les propriétés des éléments.
- Le tableau périodique est un outil qui montre l'organisation des éléments et permet des prédictions sur les propriétés physiques et chimiques. Le tableau périodique est disposé selon les numéros atomiques croissants (CH.2 a).
- Les groupes (familles) ont des propriétés similaires en raison de leurs configurations d'électrons de valence similaires (CH.2 a, d).
- Les périodes ont des propriétés prévisibles en raison d'un nombre croissant d'électrons dans les niveaux d'énergie externes (CH.2 c).
- Les tendances périodiques (telles que l'électronégativité, l'énergie d'ionisation, l'écran et le rayon atomique) sont déterminées à la fois par le nombre de niveaux d'énergie principaux de l'élément et par le nombre de protons d'un élément (CH.2 c).
- Le rayon atomique, l'électronégativité, l'énergie d'ionisation et l'écran sont des tendances périodiques qui expliquent les propriétés chimiques des éléments (CH.2 c).
- Le tableau périodique change à mesure que de nouveaux éléments sont créés en laboratoire (CH.2).
- Le modèle quantique-mécanique de l'atome résume notre compréhension actuelle de l'atome. Le développement de ces modèles illustre la nature de la science (LS.2).
- Les découvertes et les connaissances liées à la structure de l'atome ont modifié le modèle de l'atome (CH.2 e).
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Connaissances et pratiques essentielles
Pour atteindre cette norme, il est attendu que les étudiants
- distinguent un proton, un neutron et un électron en fonction de leur taille relative, de leur composition, de leur charge et de leur emplacement dans l'atome (CH.2)
- calculent le nombre d'électrons dans un ion en fonction de sa charge (CH.2 a)
- calculent la masse atomique moyenne pondérée (CH.2 a)
- calculent le nombre de neutrons dans un isotope, étant donné son nombre de masse (CH.2 a)
- utilisent des équations pour prédire les produits de la désintégration nucléaire, y compris ceux qui émettent des rayonnements alpha, bêta et gamma (CH.2 b)
- utilisent des calculs de demi-vie pour déterminer la quantité d'une substance radioactive qui reste après une période désignée (CH.2 b)
- utilisent le tableau périodique comme modèle pour prédire les propriétés relatives des éléments en fonction des motifs des électrons de valence ; relier la position d'un élément dans le tableau périodique à sa configuration électronique (CH.2 c)
- comparent les éléments du tableau périodique au sein d'un seul groupe ou d'une seule période en termes d'électronégativité, d'effet de blindage et d'énergie d'ionisation (CH.2 c)
- relient les rôles des niveaux d'énergie principaux et du nombre de protons aux tendances périodiques (CH.2 c)
- utilisent les configurations électroniques pour prédire les liaisons (CH.2 d)
- identifient le nombre d'électrons de valence en utilisant la configuration électronique d'un élément (CH.2 d)
- déterminent les ions formés lorsque certains atomes gagnent ou perdent des électrons (CH.2 d)
- expliquent comment des électrons excités entraînent la libération de rayonnement électromagnétique (CH.2 d)
- expliquent comment le développement de la théorie atomique moderne reflète la nature de la science (CH.2 e).
CH.3 L'étudiant enquêtera et comprendra que les atomes sont conservés lors des réactions chimiques. La connaissance des propriétés chimiques des éléments peut être utilisée pour décrire et prédire les interactions chimiques. Les idées clés comprennent :
- a) les formules chimiques sont des modèles utilisés pour représenter le nombre de chaque type d'atome dans une substance ;
- b) les substances sont nommées en fonction du nombre d'atomes et du type d'interactions entre les atomes ;
- c) les équations chimiques équilibrées modélisent le réarrangement des atomes lors des réactions chimiques ;
- d) les atomes se lient en fonction des interactions électroniques ;
- e) la géométrie moléculaire permet de prédire les propriétés physiques et chimiques ; et
- f) les types de réactions peuvent être prédits et classés.
- La conservation de la matière est représentée dans les équations chimiques équilibrées. Un coefficient indique le nombre relatif de particules impliquées dans la réaction (CH.3).
- Les produits formés lors d'une réaction chimique ont des propriétés différentes de celles des réactifs d'origine (CH.3c).
- Les formules chimiques sont utilisées pour représenter les composés. Les indices représentent le nombre relatif de chaque type d'atome dans une molécule ou une unité de formule (CH.3a).
- La matière est constituée d'atomes maintenus ensemble par des forces électromagnétiques et existe sous différentes substances qui peuvent être utilisées en fonction de leurs propriétés. Les forces électrostatiques d'attraction entre les atomes d'un composé s'appellent des liaisons chimiques (CH.3d).
- Les liaisons intramoléculaires se forment entre les atomes pour atteindre la stabilité. Les liaisons covalentes impliquent le partage d'électrons entre les atomes non métalliques. Les liaisons ioniques impliquent le transfert d'électrons entre les ions métalliques et non métalliques. Les éléments ayant une faible énergie d'ionisation forment facilement des ions positifs (cations). Les éléments ayant une grande énergie d'ionisation forment facilement des ions négatifs (anions) (CH.3d).
- Les liaisons polaires se forment entre des éléments liés de manière covalente avec des électronegativités très différentes. Les liaisons non polaires se forment entre des éléments liés de manière covalente avec des électronegativités similaires (CH.3d).
- Certains éléments, tels que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le fluor, le chlore, le brome et l'iode, se présentent naturellement sous forme de molécules diatomiques (CH.3b).
Les paires d'électrons liés et non liés peuvent être utilisées pour prédire la géométrie moléculaire.
- Les diagrammes de Lewis pointés sont utilisés pour représenter les électrons de valence d'un élément. Les structures de Lewis peuvent être utilisées pour déterminer la forme des molécules en utilisant le modèle de répulsion des paires d'électrons de la couche de valence (VSEPR) (plié, linéaire, planaire trigonal, tétraédrique et pyramidal trigonal) (CH.3e).
Le carbone est un élément important dans les systèmes biologiques et se combine avec l'oxygène et l'hydrogène, ainsi que d'autres éléments, pour former des composés essentiels aux processus vitaux. Cette classe de liaisons est appelée composés organiques.
- Les atomes de carbone peuvent former des liaisons simples, doubles et triples avec d'autres atomes de carbone (CH.3e).
- Les composés à base de carbone ont différentes formes en fonction de leurs liaisons (CH.3e).
- La flexibilité du carbone à se lier dans différentes formes permet une large gamme d'applications technologiques (CH.3e).
La classification des équations chimiques repose sur une observation attentive des modèles.
- Dans un processus chimique, les atomes qui constituent la substance d'origine sont regroupés en différentes molécules (CH.3c, f).
- De nombreux produits de réactions chimiques peuvent être prédits en reconnaissant des motifs (CH.3f).
Essential Knowledge and Practices
In order to meet this standard, it is expected that students will
- use particulate models and mathematical representations to support the claim that atoms, and therefore mass, are conserved during a chemical reaction (CH.3)
- name and write the chemical formulas for binary covalent (molecular) and ionic compounds (CH.3 b)
- name and write the chemical formula for ionic compounds containing polyatomic ions (CH.3 b)
- explain how chemical equations support the law of conservation of mass (CH.3 c)
- transform word equations into balanced chemical equations (CH.3 b, c)
- construct and revise an explanation for the outcome of a simple chemical reaction, based on the outermost electron states of the atom, trends in the periodic table, and knowledge of the periodic properties (CH.2, CH.3 c)
- identify the intramolecular bonds in compounds and predict their physical properties based on the type of bond (CH.3 d)
- conduct an investigation to determine the trends and properties of compounds with ionic and covalent bonds (investigation may include melting point, solubility, and conductivity) (CH.3 d)
- draw Lewis dot diagrams to represent valence electrons in elements and show covalent bonding (CH.3 d)
- compare covalently bonded molecules to determine if the intramolecular bonds are polar or non-polar (CH.3 d)
- explain the molecular shape of a covalently bonded molecule using the VSEPR model (CH.3 e) describe how the valence electrons of carbon impact its bonding and molecular geometry, allowing it to be important in both biological and technological applications (CH.3 e)
- classify chemical reactions as one of six major types: synthesis, decomposition, single replacement, double replacement, combustion, or neutralization (CH.3 f)
- predict products of single and double replacement reactions, given the reactants (CH.3 f).
CH.4 L'étudiant enquêtera et comprendra que les relations molaires comparent et prédisent les quantités chimiques. Les idées clés comprennent
- a) le principe d'Avogadro est à la base des relations molaires ; et
- b) la stœchiométrie décrit mathématiquement les quantités dans la composition chimique et dans les réactions chimiques.
Compréhensions durables
La matière peut être suivie en termes de poids des substances avant et après qu'un processus se produise. Le poids total des substances ne change pas.
- Les atomes et les molécules sont trop petits pour être comptés de manière habituelle. Une mole est une unité fondamentale pour compter les particules (atomes, molécules et unités de formule) (CH.4 a).
- La stœchiométrie implique des relations quantitatives dans une équation équilibrée, qui sont basées sur des rapports molaires (CH.4 b).
- Lorsque deux éléments se combinent pour former deux ou plusieurs composés, les ratios des masses d'un élément qui se combine avec la masse fixe de l'autre sont des nombres entiers simples (loi des proportions multiples) (CH.4 b).
- Les formules empiriques et moléculaires sont utilisées pour montrer la composition chimique d'un composé. Elles sont utiles pour déterminer la formule d'une substance en fonction de la masse des éléments d'une substance inconnue (CH.4 b).
- Le réactif limitant est le réactif qui détermine les moles de produit(s) qui peuvent être produits dans une réaction. Le réactif limitant peut être identifié en comparant les rapports calculés de moles et de coefficients des réactifs disponibles au début de la réaction (CH.4 b).
- Bien que la matière soit conservée, les réactions chimiques ne convertissent généralement pas toutes les réactifs en produits. Le rendement en pourcentage peut être utilisé pour déterminer l'efficacité d'une réaction ainsi que le pourcentage d'erreur (CH.4 b).
# Connaissances et pratiques essentielles Pour atteindre cette norme, il est attendu que les étudiants :
- utilisent des modèles particulaires et des représentations mathématiques pour modéliser le nombre de moles dans une substance (CH.4 a)
- comprennent la signification du nombre d'Avogadro et le relient à la mole (CH.4 a)
- convertissent entre la masse, le volume et les moles d'une substance (CH.4 a)
- déterminent les formules empiriques et moléculaires d'un composé, compte tenu des masses des éléments qui le composent (CH.4 b)
- mènent une enquête pour déterminer la composition en pourcentage et/ou la formule empirique d'une substance (CH.4 b)
- effectuent des calculs stœchiométriques pour quantifier les réactifs et/ou les produits dans les réactions chimiques équilibrées (CH.4 b)
- utilisent des modèles particulaires et des représentations mathématiques pour identifier le réactif limitant dans une réaction (CH.4 b)
- mènent une enquête pour déterminer le rendement en pourcentage d'une réaction (CH.4 b)
- planifient et mènent une enquête pour montrer comment la masse ou les moles sont conservées dans une réaction chimique (CH.4 b)
- expliquent comment et pourquoi les réactifs limitants affectent la production de produits industriels (CH.4 b)
CH.5 L'étudiant enquêtera et comprendra que les solutions se comportent de manière prévisible et mesurable. Les idées clés comprennent
- a) les relations molaires déterminent la concentration de la solution;
- b) les changements de température peuvent affecter la solubilité;
- c) l'étendue de la dissociation définit les types d' électrolytes;
- d) le pH et pOH quantifient la dissociation des acides et des bases; et
- e) les propriétés colligatives dépendent de l'étendue de la dissociation.
Compréhensions durables
Les solutions sont des mélanges homogènes dans lesquels les propriétés physiques dépendent de la concentration du soluté et de la force des interactions entre les particules de solutés et de solvants. Ces forces d'attraction sont importantes pour déterminer les propriétés d'une substance.
- La température influence la solubilité d'un soluté. Un tableau de solubilité indique l'effet de la température sur la solubilité d'une substance (CH.5 c).
- Les propriétés colligatives sont des propriétés qui dépendent de la quantité de soluté dissous dans une solution (CH.5 e).
- À mesure que le nombre de particules de soluté augmente, le point d'ébullition d'une solution augmente et le point de congélation diminue (CH.5 e).
- Les étudiants ne sont pas responsables du calcul de l'élévation du point d'ébullition et de la dépression du point de congélation. De nombreuses substances avec des liaisons ioniques se dissocient lorsqu'elles sont ajoutées à un solvant polaire. Cette dissociation est provoquée par l'attraction des différents ions du soluté pour le solvant polaire (CH.5 c).
- Les substances polaires dissolvent les substances ioniques ou polaires; les substances non polaires dissolvent les substances non polaires (CH.5 c).
Les acides et les bases sont un sous-ensemble des solutions et réagissent chimiquement de manière caractéristique.
- Les acides et les bases se forment lorsque des composés ioniques se dissocient, produisant des ions hydrogène (H+) ou des ions hydroxyde (OH-) (CH.5 d).
- L'échelle de pH permet de comparer la dissociation d'un acide ou d'une base (CH.5 d).
- Les acides et les bases sont décrits par plusieurs théories (théories d'Arrhenius et de Bronsted-Lowry). La construction et la révision de ces théories démontrent la nature de la science (CH.5 d).
- Des titrages sont réalisés en laboratoire en conjonction avec des calculs pour déterminer la concentration d'un acide ou d'une base (CH.5 d).
- Des indicateurs peuvent être utilisés pour déterminer le pH d'une solution (CH.5 d).
Connaissances et pratiques essentielles
Pour atteindre cette norme, il est attendu que les étudiants puissent
- calculer la molarité d'une solution (CH.5 a)
- interpréter des courbes de solubilité pour déterminer l'effet de la température sur la concentration de la solution (CH.5 b)
- appliquer les termes dilué, saturé et sursaturé aux solutions (CH.5 c)
- expliquer la phrase "semblable dissout semblable" et l'utiliser pour prédire la solubilité (CH.5 c)
- appliquer les termes électrolyte fort, électrolyte faible et non-électrolyte à différentes solutions (CH.5 c)
- écrire des équations chimiques équilibrées de réactions de neutralisation entre des acides forts et des bases fortes (CH.5 d)
- expliquer la différence entre la force et la concentration des acides et des bases (CH.5 d)
- relier la concentration des ions hydronium à l'échelle de pH (CH.5 d)
- différencier les échelles de pH et de pOH et déterminer les concentrations d'acides et de bases en utilisant chaque échelle (CH.5 d)
- réaliser des titrages d'acide fort-base forte, en utilisant des indicateurs, et calculer la concentration de la solution de molarité inconnue (CH.5 d)
- expliquer le rôle des indicateurs dans les titrages (CH.5 d)
- expliquer comment le développement des théories acido-basiques reflète la nature de la science (CH.5 d)
- expliquer le rôle de la dissociation des solutés dans le point d'ébullition et le point de congélation d'une solution (CH.5 e)
- décrire comment les propriétés colligatives sont utilisées dans des applications quotidiennes (CH.5 e).
CH.6 L'étudiant investiguera et comprendra que les phases de la matière sont expliquées par la théorie cinétique moléculaire. Les idées clé incluent
- a) la pression et la température définissent la phase d'une substance;
- b) les propriétés des gaz idéaux sont décrites par les lois des gaz; et
- c) les forces intermoléculaires affectent les propriétés physiques.
Compréhensions durables
La théorie cinétique moléculaire (KMT) des gaz est un modèle qui aide à comprendre les propriétés physiques des gaz au niveau moléculaire (CH.6).
- Les gaz ont une masse et occupent de l'espace. Les particules de gaz sont en mouvement constant, rapide et aléatoire, et exercent une pression en entrant en collision avec les parois de leurs contenants. Les molécules de gaz ayant la masse la plus légère se déplacent le plus rapidement. De grandes distances séparent les particules de gaz les unes des autres (CH.6).
- Des volumes égaux de gaz à la même température et pression contiennent un nombre égal de particules (CH.6 a).
- Les phases solide, liquide et gazeuse d'une substance ont des contenus énergétiques différents. Des changements de pression, de température et de volume peuvent provoquer un changement d'état physique. Des quantités spécifiques d'énergie sont absorbées ou libérées lors des changements de phase (CH.6 a).
L'état gazeux peut être modélisé au moyen d'équations mathématiques, qui relient les propriétés macroscopiques.
- Un gaz idéal n'existe pas, mais ce concept est utilisé pour modéliser le comportement des gaz. Un gaz réel existe, possède des forces intermoléculaires et un volume de particules, et peut changer d'état. La loi des gaz parfaits indique que PV = nRT et inclut la relation entre la pression, le volume, la température et le nombre de moles (CH.6 b).
- La pression et le volume d'un échantillon de gaz à température constante sont inversement proportionnels (loi de Boyle : P1V1 = P2V2) (CH.6 b).
- À pression constante, le volume d'une quantité fixe de gaz est directement proportionnel à sa température absolue (loi de Charles : V1/T1 = V2/T2) (CH.6 b).
- La loi des gaz combinée (P1V1/T1 = P2V2/T2) relie la pression, le volume et la température d'un gaz (CH.6 b).
- La somme des pressions partielles de tous les composants d'un mélange de gaz est égale à la pression totale du mélange de gaz (loi des pressions partielles de Dalton) (CH.6 b).
Les forces intermoléculaires jouent un rôle clé dans la détermination des propriétés d'une substance.
- Les forces d'attraction (forces intermoléculaires) entre les molécules déterminent leur état de la matière à une température donnée. Les forces d'attraction comprennent la liaison hydrogène, l'attraction dipôle-dipôle et les forces de dispersion de London (forces de van der Waals) (CH.6 c).
- Les forces intermoléculaires sont significativement plus faibles que les forces intramoléculaires (CH.6 c).
- La pression de vapeur est la pression de la vapeur trouvée directement au-dessus d'un liquide dans un récipient fermé. Lorsque la pression de vapeur atteint la pression atmosphérique, le liquide bout. Les liquides volatils ont des pressions de vapeur élevées, des forces intermoléculaires faibles et des points d'ébullition bas. Les liquides non volatils ont des pressions de vapeur faibles, des forces intermoléculaires fortes et des points d'ébullition élevés (CH.6 c).
- De l'énergie est nécessaire pour rompre les forces intermoléculaires afin de permettre un changement de phase solide à liquide et de liquide à gaz (CH.6 c).
Connaissances essentielles et pratiques
Pour répondre à cette norme, il est attendu que les étudiants puissent :
- expliquer le comportement des gaz en utilisant la théorie cinétique des gaz (CH.6)
- expliquer les écarts dans le comportement des gaz réels par rapport à la loi des gaz parfaits en utilisant la théorie cinétique des gaz (CH.6 b)
- utiliser la théorie cinétique des gaz pour décrire les relations entre le volume, la température, la pression et le nombre de moles dans un échantillon de gaz (CH.6 b)
- résoudre des problèmes et interpréter des graphiques, y compris la pression, la température, le volume et les moles d'un gaz (CH.6 b)
- planifier et mener une expérience qui confirme l'effet d'un changement de pression, de température et/ou de volume d'un gaz (CH.6 a, b)
- créer un modèle particulaire qui montre la relation entre la température, la pression, le volume et/ou le nombre de moles d'un gaz (CH.6 a, b)
- expliquer comment les forces intermoléculaires expliquent les propriétés physiques de la matière (CH.6 c)
- expliquer comment les forces intermoléculaires diffèrent des liaisons intramoléculaires (CH.6 c).
CH.7 L'étudiant va étudier et comprendre que la thermodynamique explique la relation entre la matière et l'énergie. Les idées clés incluent
- a) l'énergie thermique affecte la matière et les interactions de la matière;
- b) les courbes de chauffage fournissent des informations sur une substance;
- c) les réactions sont endothermiques ou exothermiques;
- d) les changements d'énergie dans les réactions se produisent lorsque les liaisons sont rompues et formées;
- e) la théorie des collisions prédit la vitesse des réactions;
- f) les vitesses des réactions dépendent des catalyseurs et de l'énergie d'activation; et
- g) l'enthalpie et l'entropie déterminent l'étendue d'une réaction.
Compréhensions Durables Les systèmes chimiques subissent trois processus principaux qui modifient leur énergie : le chauffage/refroidissement, les transitions de phase, et les réactions chimiques.
- La température est une mesure de l'énergie cinétique moyenne dans un échantillon. Il existe une relation directe entre la température et l'énergie cinétique moyenne (CH.7 a).
- Une courbe de chauffage décrit graphiquement la relation entre la température et l'énergie (chaleur). Elle peut être utilisée pour identifier la phase d'une substance à une température donnée, ainsi que la ou les températures auxquelles elle change de phase. Elle montre également la force des forces intermoléculaires présentes dans une substance (CH.7 b).
- Les changements d'énergie dans les réactions chimiques se produisent lorsque les atomes se réorganisent pour former de nouvelles substances. La rupture des liens nécessite de l'énergie, et la formation des liens en libère (CH.7 d).
- Toutes les réactions impliquent le transfert d'énergie. L'enthalpie est une mesure de l'énergie d'un système chimique ou physique. Étant donné que l'enthalpie ne peut être mesurée directement, le changement d'enthalpie est utilisé pour déterminer la chaleur dégagée ou absorbée lors d'une réaction donnée (CH.7 a, g).
- Les réactions endothermiques nécessitent un apport d'énergie pour se produire et sont caractérisées par une enthalpie positive (CH.7 c, g).
- Les réactions exothermiques libèrent de l'énergie à la fin et sont caractérisées par une enthalpie négative (CH.7 c, g).
- L'enthalpie (ΔH) d'une réaction peut être déterminée de différentes manières, notamment par la calorimétrie et le calcul des énergies de liaison (CH.7 c, d, g).
- La calorimétrie est une technique expérimentale utilisée pour déterminer l'énergie thermique échangée/transférée dans un système chimique (CH.7 a).
- L'énergie de liaison est l'énergie nécessaire pour rompre une liaison chimique. Une façon de déterminer l'enthalpie d'une réaction est de comparer les énergies de liaison associées à la rupture (endothermique) et à la formation (exothermique) des liaisons dans une réaction (CH.7 d).
- Les étudiants ne sont pas responsables du calcul de l'énergie de liaison et de l'utilisation de la loi de Hess. La chaleur molaire de fusion est une propriété qui décrit la quantité d'énergie nécessaire pour convertir une mole d'une substance entre ses états solide et liquide. La chaleur molaire de vaporisation est une propriété qui décrit la quantité d'énergie nécessaire pour convertir une mole d'une substance entre ses états liquide et gazeux (CH.7 a).
- La capacité thermique spécifique est une propriété d'une substance qui indique la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter d'un degré Celsius la température d'un gramme de cette substance. Les valeurs de ces propriétés sont liées à la force de leurs forces intermoléculaires (CH.7 a).
- La théorie des collisions est utilisée pour prédire la vitesse des réactions chimiques. Elle suppose que pour qu'une réaction se produise, il est nécessaire que les espèces réactives (atomes ou molécules) se rencontrent avec la bonne quantité d'énergie et l'orientation géométrique nécessaire pour rompre les liens existants et en former de nouveaux (CH.7 e).
- L'énergie d'activation est la quantité d'énergie nécessaire pour démarrer une réaction chimique (CH.7 f).
- Un catalyseur est un agent chimique qui peut abaisser l'énergie d'activation nécessaire pour démarrer une réaction chimique. Le catalyseur n'est pas consommé ou altéré lors d'une réaction chimique (CH.7 f).
- L'entropie (S) est une quantité thermodynamique qui représente le degré de désordre ou de désordre dans un système chimique (CH.7 g).
- L'enthalpie (H) est liée à l'énergie interne. Lorsqu'un processus se produit à pression constante, la chaleur dégagée (libérée ou absorbée) est égale à la variation d'enthalpie. Les réactions exothermiques sont favorisées (CH.7 g).
Connaissances et Pratiques Essentielles
Pour atteindre cette norme, il est attendu que les élèves :
- contrastent la température et la chaleur (CH.7 a)
- expliquent comment le transfert d'énergie joue un rôle dans le chauffage et le refroidissement d'un système, les transitions de phase et les réactions chimiques (CH.7 a, c)
- interprètent les courbes de chauffage et les diagrammes de réaction pour tirer des conclusions sur les transferts d'énergie avec un système (CH.7 b)
- prédisent la phase de l'eau si la pression ou la température d'une substance change en interprétant un diagramme de phase de l'eau (CH.7 b)
- créent un modèle particulaire d'un changement de phase (CH.7 a)
- calculent les changements d'énergie en utilisant la capacité thermique spécifique (CH.7 a)
- utilisent la calorimétrie pour mesurer la quantité d'énergie thermique libérée ou absorbée lors d'une réaction chimique (CH.7 a, c)
- expliquent le rôle de l'énergie dans la formation et la rupture des liaisons chimiques (CH.7 d)
- créent un modèle particulaire qui décrit les interactions entre les particules nécessaires pour qu'une réaction chimique se produise (théorie des collisions) (CH.7 e)
- décrivent les facteurs qui affectent la vitesse d'une réaction chimique (CH.7 e)
- appliquent les principes scientifiques et les preuves pour expliquer les effets du changement de température ou de concentration des particules réactives sur la vitesse d'une réaction (CH.7 e)
- expliquent le rôle des catalyseurs dans une réaction et décrivent l'effet sur un système si un catalyseur n'est pas présent (CH.7 f)
- font la distinction entre l'enthalpie et l'entropie (CH.7 g)
- reconnaissent qu'il y a une tendance naturelle des systèmes à augmenter l'entropie (CH.7 g).
La Virginie accorde-t-elle des crédits d'études secondaires pour la réussite de l'AP de chimie ?
Les étudiants de l'AP et de l'enseignement d'honneur doivent suivre des cours supplémentaires avancés, qui peuvent inclure des cours de l'AP ou de l'IB, tels que :
- Chimie
- Chimie II
- Chimie de l'enseignement d'honneur
- Science intégrée, séquence de 3 ans, Cours I
- Science intégrée, séquence de 3 ans, Cours II
- Science intégrée, séquence de 3 ans, Cours III