Est-ce que la chimie est obligatoire au lycée dans le Wyoming ?
Le Wyoming exige des élèves qu'ils suivent 3 années de cours de sciences, et selon les normes pour les sciences au lycée du Wyoming, bien que les élèves ne soient pas tenus de suivre un cours de chimie spécifique, ils acquerront une compréhension générale des sujets de chimie. L'état suit un programme scolaire adapté des Next-Generation Science Standards (NGSS), qui incluent des concepts de chimie interdisciplinaires tels que :
Conception d'ingénierie
- HS-ETS1-1 - Analyser un défi mondial majeur pour spécifier des critères qualitatifs et quantitatifs ainsi que des contraintes permettant de tenir compte des besoins et des souhaits de la société.
- HS-ETS1-2 - Concevoir une solution à un problème complexe du monde réel.
- HS-ETS1-3 - Évaluer une solution à un problème complexe du monde réel en fonction de critères priorisés et de compromis qui tiennent compte d'une gamme de contraintes, notamment le coût, la sécurité, la fiabilité, l'esthétique et les impacts sociaux, culturels et environnementaux possibles.
- HS-ETS1-4 - Utiliser des simulations informatiques pour modéliser l'impact des solutions proposées à un problème complexe du monde réel avec de nombreux critères et contraintes sur les interactions au sein et entre les systèmes pertinents pour le problème.
Structure et propriétés de la matière
- HS-PS1-1 - Utiliser le tableau périodique comme modèle pour prédire les propriétés relatives des éléments en fonction des configurations électroniques dans la couche énergétique externe des atomes. [Énoncé de clarification : Des exemples de propriétés qui pourraient...
- HS-PS1-3 - Planifier et mener une enquête pour recueillir des preuves permettant de comparer la structure des substances à l'échelle macroscopique afin d'inférer la force des forces électriques entre les particules. [Énoncé de clarification : L'accent est mis sur la compréhension de la force des forces entre les particules, et non sur la désignation de forces intermoléculaires spécifiques (telles que...
- 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. [Énoncé de clarification : L'accent est mis sur des modèles qualitatifs simples, tels que des images ou des schémas, et sur l'échelle de l'énergie libérée dans les processus nucléaires par rapport à d'aut...
- HS-PS2-6 - Communiquer des informations scientifiques et techniques sur l'importance de la structure moléculaire dans le fonctionnement des matériaux conçus. [Énoncé de clarification : L'accent est mis sur les forces attractives et répulsives qui déterminent le fonctionnement du matériau. Des exemples pourraient inclure pourquoi les matériaux électroconducteurs sont souvent constitué...
Réactions chimiques
- HS-PS1-2 - Élaborer et réviser une explication pour le résultat d'une réaction chimique simple basée sur les états des électrons les plus externes des atomes, les tendances du tableau périodique et la connaissance des motifs des propriétés chimiques. [Déclaration de clarification: Des exemples de réactions chimiques pourraient inclure la réaction du sodium et du chlore, du carbone et de l'oxygène, ou du carbone et de l'hydrogène.]
- 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 d'énergie de liaison totale. [Déclaration de clarification: L'accent est mis sur l'idée qu'une réaction chimique est un système qui influence le changement d'énergie. Les exemples de modèles pourraient inclure des dessins moléculaires et des diagrammes de réactions, des graphiques montrant les énergies relatives des réactifs et des produits, et des représentations montrant que l'énergie est conservée.]
- HS-PS1-5 - Appliquer des principes scientifiques et des preuves pour fournir une explication sur les effets de la modification de la température ou de la concentration des particules réactives sur le taux de réaction. [Déclaration de clarification: L'accent est mis sur le raisonnement des élèves qui se concentre sur le nombre et l'énergie des collisions entre les molécules.]
- HS-PS1-6 - Affiner la conception d'un système chimique en spécifiant une modification des conditions qui permettrait de produire des quantités accrues de produits à l'équilibre. [Déclaration de clarification: L'accent est mis sur l'application du principe de Le Chatelier et sur l'affinement de la conception des systèmes de réaction chimique, y compris des descriptions du lien entre les changements apportés au niveau macroscopique et ce qui se passe au niveau moléculaire. Les exemples de conceptions pourraient inclure différentes façons d'augmenter la formation de produits, notamment l'ajout de réactifs ou l'élimination des produits.]
- 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. [Déclaration de clarification: 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 élèves et non sur la mémorisation et l'application mécanique des techniques de résolution de problèmes.]
Énergie
- HS-PS3-1 - Créer un modèle informatique pour calculer le changement d'énergie d'un composant dans un système lorsque le changement d'énergie de l'autre ou d'autres composants et les flux d'énergie dans et hors du système sont connus. [Déclaration de clarification: L'accent est mis sur l'explication du sens des expressions mathématiques utilisées dans le modèle.]
- HS-PS3-2 - Élaborer et utiliser des modèles pour illustrer que l'énergie à l'échelle macroscopique peut être expliquée comme une combinaison de l'énergie associée au mouvement des particules (objets) et de l'énergie associée aux positions relatives des particules (objets). [Déclaration de clarification: Des exemples de phénomènes à l'échelle macroscopique pourraient inclure la conversion de l'énergie cinétique en énergie thermique, l'énergie stockée en raison de la position d'un objet au-dessus de la Terre, et l'énergie stockée entre deux plaques chargées électriquement. Des exemples de modèles pourraient inclure des diagrammes, des dessins, des descriptions et des simulations informatiques.]
- HS-PS3-3 - Concevoir, construire et améliorer un dispositif qui fonctionne dans des contraintes données pour convertir une forme d'énergie en une autre forme d'énergie.* [Déclaration de clarification: L'accent est mis à la fois sur les évaluations qualitatives et quantitatives des dispositifs. Des exemples de dispositifs pourraient inclure des dispositifs de Rube Goldberg, des éoliennes, des cellules solaires, des fours solaires et des générateurs. Des exemples de contraintes pourraient inclure l'utilisation de formes d'énergie renouvelable et l'efficacité.]
- HS-PS3-4 - Planifier et mener une enquête pour fournir des preuves que le transfert d'énergie thermique lorsqu'on combine dans un système fermé deux composants de températures différentes conduit à une distribution d'énergie plus uniforme entre les composants du système (deuxième loi de la thermodynamique). [Déclaration de clarification: L'accent est mis sur l'analyse des données provenant des enquêtes des étudiants et sur l'utilisation de la pensée mathématique pour décrire les changements d'énergie à la fois quantitativement et conceptuellement. Des exemples d'enquêtes pourraient inclure le mélange de liquides à des températures initiales différentes ou l'ajout d'objets à des températures différentes dans l'eau.]
- HS-PS3-5 - Développer et utiliser un modèle de deux objets interagissant par des champs électriques ou magnétiques pour illustrer les forces entre les objets et les changements d'énergie des objets dus à l'interaction. [Déclaration de clarification: Des exemples de modèles pourraient inclure des dessins, des diagrammes et des textes, tels que des dessins de ce qui se passe lorsque deux charges de polarité opposée sont proches l'une de l'autre.]
La chimie en tant que science centrale
La chimie est communément considérée comme la science centrale parce qu'elle relie toutes les autres sciences. Elle sert de fondement à la biologie, à la physique, à la géologie et à d'autres sciences. Voici quelques raisons pour lesquelles la chimie est considérée comme la science centrale :
- Structure de la matière : La chimie étudie la structure de la matière, c'est-à-dire comment les atomes et les molécules sont organisés et interagissent les uns avec les autres. Comprendre la structure de la matière est essentiel pour comprendre les propriétés et le comportement des substances. Cela est important dans toutes les sciences, car la matière est le fondement de tout ce qui existe dans l'univers.
- Transformation de la matière : La chimie étudie les transformations de la matière, c'est-à-dire comment les substances peuvent être converties en d'autres substances par des réactions chimiques. Comprendre les transformations chimiques est essentiel pour comprendre les processus biologiques, les réactions nucléaires, les réactions dans l'atmosphère et bien d'autres phénomènes qui se produisent dans la nature.
- Énergie et équilibre : La chimie étudie les échanges d'énergie qui se produisent lors des réactions chimiques. Comprendre comment l'énergie est échangée et comment les réactions chimiques atteignent l'équilibre est essentiel pour comprendre les processus biologiques, les réactions dans l'atmosphère et les systèmes énergétiques.
- Applications pratiques : La chimie est une science appliquée qui a de nombreuses applications pratiques dans la vie quotidienne. Elle est utilisée dans la fabrication de médicaments, de produits chimiques industriels, de matériaux, d'aliments et bien d'autres choses encore. Comprendre la chimie est essentiel pour développer de nouvelles technologies et améliorer notre qualité de vie.
Les concepts de base de la chimie
La chimie a plusieurs concepts de base qui sont essentiels pour comprendre cette science. Voici certains de ces concepts :
- Atomes et éléments : Les atomes sont les unités de base de la matière. Ils sont composés de particules subatomiques telles que les protons, les neutrons et les électrons. Les éléments sont des substances qui sont constituées d'un seul type d'atome. Il existe plus de 100 éléments connus, chacun ayant des propriétés uniques.
- Tableau périodique des éléments : Le tableau périodique des éléments organise les éléments en fonction de leurs propriétés chimiques et de leurs nombres atomiques. Il est un outil important pour les chimistes car il permet de prédire les propriétés des éléments et de comprendre leur comportement chimique.
- Composés chimiques : Les composés chimiques sont formés lorsque différents types d'atomes se combinent dans des proportions définies. Les composés ont des propriétés différentes de celles de leurs éléments constitutifs et peuvent subir des réactions chimiques pour former de nouveaux composés.
- Réactions chimiques : Les réactions chimiques sont des processus au cours desquels les liaisons entre les atomes sont formées ou rompues pour former de nouvelles substances. Les réactions chimiques peuvent être représentées par des équations chimiques et sont accompagnées de changements d'énergie.
- Lois et principes de la chimie : La chimie a plusieurs lois et principes qui décrivent les comportements de la matière et les relations entre les différentes substances. Parmi ces lois, on trouve la loi de conservation de la masse, la loi des proportions définies et la loi des proportions multiples.