Equilibri Acido-Base
Questo capitolo illustra la chimica delle reazioni e degli equilibri acido-base e fornisce all'alunno gli strumenti per quantificare le concentrazioni di acidi e basi nelle soluzioni.
Acidi e Basi di Brønsted-Lowry
Al completamento di questa lezione, l'alunno dovrà padroneggiare i seguenti principi chimici: Identificazione degli Agenti Chimici: L'alunno identificherà acidi, basi e le loro rispettive coppie coniugate in stretta conformità con la teoria di Brønsted-Lowry. Formulazione delle Reazioni: L'alunno comporrà equazioni formali che rappresentano l'ionizzazione di sostanze acide e basiche. Calcoli di Equilibrio Acquoso: Utilizzando la costante del prodotto ionico dell'acqua, l'alunno determinerà le concentrazioni precise degli ioni idronio e idrossido all'interno di una soluzione. Osservazione dell'Anfiprotismo: L'alunno descriverà con accuratezza il duplice comportamento delle sostanze anfiprotiche, che possono agire sia come acido che come base a seconda delle circostanze.
pH e pOH
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà raggiungere le seguenti competenze: Classificazione delle Soluzioni Acquose: L'alunno spiegherà i metodi con cui una soluzione è caratterizzata come acida, basica o neutra. Espressione delle Concentrazioni Ioniche: L'alunno esprimerà le concentrazioni degli ioni idronio e idrossido attraverso l'applicazione formale delle scale di pH e pOH. Relazione Matematica delle Scale: L'alunno eseguirà i calcoli necessari per mettere in relazione tra loro i valori di pH e pOH.
Forza Relativa di Acidi e Basi
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà dimostrare le seguenti competenze accademiche: Valutazione della Potenza Chimica: L'alunno valuterà la forza relativa delle sostanze acide e basiche mediante le loro rispettive costanti di ionizzazione. Razionalizzazione delle Tendenze Strutturali: L'alunno fornirà una spiegazione razionale delle variazioni nella forza acido-base in relazione alla struttura molecolare sottostante della materia. Esecuzione di Calcoli di Equilibrio: L'alunno eseguirà i calcoli matematici richiesti relativi all'equilibrio dei sistemi di acidi e basi deboli.
Idrolisi di Soluzioni Saline
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà dimostrare le seguenti competenze accademiche: Predizione del Carattere Salino: L'alunno determinerà per deduzione teorica se la dissoluzione di un dato sale in acqua risulterà in una soluzione acida, basica o neutra. Calcolo delle Specie Ioniche: L'alunno calcolerà con precisione matematica le concentrazioni delle varie specie chimiche esistenti in equilibrio all'interno di una soluzione salina. Spiegazione dell'Idrolisi Metallica: L'alunno descriverà il processo chimico — ovvero l'interazione tra l'acqua e alcuni cationi metallici — che conferisce un carattere acido alle loro soluzioni.
Acidi Poliprotici
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà dimostrare la seguente competenza accademica: Estensione dei Principi di Equilibrio: L'alunno estenderà le leggi dell'equilibrio chimico precedentemente stabilite per comprendere quegli acidi e basi capaci di donare o accettare più di un protone.
Tamponi
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà dimostrare le seguenti competenze accademiche: Descrizione degli Agenti Tamponanti: L'alunno descriverà la composizione chimica e la funzione stabilizzatrice dei tamponi acido-base, specificamente la loro capacità di resistere alle variazioni di acidità o alcalinità. Calcolo degli Equilibri dei Tamponi: L'alunno calcolerà il pH di una soluzione tampone con esattezza matematica, sia nel suo stato iniziale che in seguito all'introduzione di quantità supplementari di acido o base.
Titolazioni Acido-Base
Al completamento di questa sezione, l'alunno dovrà dimostrare le seguenti competenze accademiche: Interpretazione delle Curve di Titolazione: L'alunno interpreterà le rappresentazioni grafiche della variazione del pH, note come curve di titolazione, per sistemi che coinvolgono acidi e basi sia forti che deboli. Calcolo delle Fasi di pH: L'alunno calcolerà con rigore matematico il pH di un campione in punti critici del processo di titolazione, inclusi lo stato iniziale, la regione tampone, il punto di equivalenza e lo stato di eccesso di titolante. Spiegazione della Funzione degli Indicatori: L'alunno spiegherà la funzione chimica degli indicatori acido-base, che sono essi stessi acidi o basi organiche deboli che subiscono un cambiamento di colore visibile in seguito all'acquisto o alla perdita di un protone.