Happo-emästasapainot
Tämä luku havainnollistaa happo-emäsreaktioiden ja -tasapainon kemiaa ja tarjoaa oppilaalle työkalut happojen ja emästen pitoisuuksien määrittämiseen liuoksissa.
Brønsted–Lowry-hapot ja -emäkset
Tämän oppitunnin suoritettuaan oppilaan odotetaan hallitsevan seuraavat kemialliset periaatteet: Kemiallisten toimijoiden tunnistaminen: Oppilas tunnistaa hapot, emäkset ja niiden vastaavat konjugaattiparit tiukasti Brønsted–Lowry-teorian mukaisesti. Reaktioiden formulointi: Oppilas laatii muodollisia yhtälöitä, jotka kuvaavat happamien ja emäksisten aineiden ionisoitumista. Vesiliuosten tasapainolaskut: Käyttämällä veden ionituloa oppilas määrittää liuoksen hydronium- ja hydroksidi-ionien tarkat pitoisuudet. Amfiprottisuuden havainnointi: Oppilas kuvaa tarkasti amfiproottisten aineiden kaksoiskäyttäytymisen, joissa ne voivat toimia joko happona tai emäksenä olosuhteista riippuen.
pH ja pOH
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan saavuttavan seuraavat pätevyydet: Vesiliuosten luokittelu: Oppilas selittää menetelmät, joilla liuos määritellään luonteeltaan happamaksi, emäksiseksi tai neutraaliksi. Ionipitoisuuksien ilmoittaminen: Oppilas ilmaisee hydronium- ja hydroksidi-ionien pitoisuudet soveltamalla muodollisesti pH- ja pOH-asteikkoja. Asteikkojen matemaattinen yhdistäminen: Oppilas suorittaa tarvittavat laskutoimitukset pH- ja pOH-arvojen suhteuttamiseksi toisiinsa.
Happojen ja emästen suhteelliset voimakkuudet
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan osoittavan seuraavaa tieteellistä osaamista: Kemiallisen voimakkuuden arviointi: Oppilas arvioi happamien ja emäksisten aineiden suhteellisia voimakkuuksia niiden vastaavien ionisoitumisvakioiden avulla. Rakenteellisten suuntausten perustelu: Oppilas antaa rationaalisen selvityksen happo-emäsvoimakkuuden vaihteluista suhteessa aineen molekyylirakenteeseen. Tasapainolaskujen suorittaminen: Oppilas suorittaa tarvittavat matemaattiset laskelmat, jotka liittyvät heikkojen happo- ja emässysteemien tasapainoon.
Suolaliuosten hydrolyysi
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan osoittavan seuraavaa tieteellistä osaamista: Suolan luonteen ennustaminen: Oppilas määrittää teoreettisella päättelyllä, johtaako tietyn suolan liuottaminen veteen happamaan, emäksiseen vai neutraaliin liuokseen. Ionilajien laskeminen: Oppilas laskee matemaattisella tarkkuudella suolaliuoksen tasapainotilassa olevien eri kemiallisten lajien pitoisuudet. Metallihydrolyysin selittäminen: Oppilas kuvaa kemiallisen prosessin — veden ja tiettyjen metallikationien välisen vuorovaikutuksen — joka antaa niiden liuoksille happaman luonteen.
Moniarvoiset hapot
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan osoittavan seuraavaa tieteellistä osaamista: Tasapainoperiaatteiden laajentaminen: Oppilas laajentaa aiemmin vakiintuneet kemiallisen tasakaulon lait koskemaan happoja ja emäksiä, jotka kykenevät luovuttamaan tai vastaanottamaan useamman kuin yhden protonin.
Puskurit
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan osoittavan seuraavaa tieteellistä osaamista: Puskuriaineiden kuvaus: Oppilas kuvaa happo-emäspuskureiden kemiallisen koostumuksen ja stabiloivan toiminnan, erityisesti niiden kyvyn vastustaa happamuuden tai emäksisyyden muutoksia. Puskuritasapainon laskeminen: Oppilas laskee puskuriliuoksen pH:n matemaattisella tarkkuudella sekä sen alkutilassa että lisättyjen happo- tai emäsmäärien jälkeen.
Happo-emästitraukset
Tämän osion suoritettuaan oppilaan odotetaan osoittavan seuraavaa tieteellistä osaamista: Titrauskäyrien tulkinta: Oppilas tulkitsee pH-vaihtelun graafisia esityksiä, joita kutsutaan titrauskäyriksi, systeemeille, joissa on sekä vahvoja että heikkoja happoja ja emäksiä. pH-vaiheiden laskeminen: Oppilas laskee matemaattisella tarkkuudella näytteen pH:n titrausprosessin kriittisissä vaiheissa, mukaan lukien alkutila, puskurialue, ekvivalenttipiste ja ylimääräisen titrantin tila. Indikaattorin toiminnan selittäminen: Oppilas selittää happo-emäsindikaattoreiden kemiallisen toiminnan; nämä ovat itse heikkoja orgaanisia happoja tai emäksiä, joiden väri muuttuu näkyvästi protonin siirtymisen seurauksena.