Równowagi kwasowo-zasadowe
Ten rozdział ilustruje chemię reakcji i równowag kwasowo-zasadowych oraz dostarcza uczniowi narzędzi do ilościowego określania stężeń kwasów i zasad w roztworach.
Kwasy i zasady Brønsteda-Lowry'ego
Po ukończeniu tej lekcji uczeń powinien opanować następujące zasady chemiczne: Identyfikacja czynników chemicznych: Uczeń zidentyfikuje kwasy, zasady oraz ich odpowiednie pary sprzężone w ścisłej zgodności z teorią Brønsteda-Lowry'ego. Formułowanie reakcji: Uczeń ułoży formalne równania przedstawiające jonizację substancji kwasowych i zasadowych. Obliczenia równowagi wodnej: Wykorzystując iloczyn jonowy wody, uczeń określi dokładne stężenia jonów hydroniowych i wodorotlenowych w roztworze. Obserwacja amfiprotyczności: Uczeń dokładnie opisze dwoiste zachowanie substancji amfiprotycznych, które mogą działać jako kwas lub zasada, zależnie od okoliczności.
pH i pOH
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien osiągnąć następujące kompetencje: Klasyfikacja roztworów wodnych: Uczeń wyjaśni metody, za pomocą których roztwór charakteryzuje się jako kwasowy, zasadowy lub obojętny. Wyrażanie stężeń jonowych: Uczeń wyrazi stężenia jonów hydroniowych i wodorotlenowych poprzez formalne zastosowanie skal pH i pOH. Matematyczne powiązanie skal: Uczeń wykona niezbędne obliczenia w celu powiązania wartości pH i pOH ze sobą.
Względna moc kwasów i zasad
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien wykazać się następującymi umiejętnościami naukowymi: Ocena siły chemicznej: Uczeń oceni względną moc substancji kwasowych i zasadowych za pomocą ich odpowiednich stałych jonizacji. Racjonalizacja trendów strukturalnych: Uczeń przedstawi racjonalne uzasadnienie zmienności mocy kwasowo-zasadowej w odniesieniu do podstawowej struktury molekularnej materii. Wykonywanie obliczeń równowagowych: Uczeń przeprowadzi wymagane obliczenia matematyczne dotyczące równowagi układów słabych kwasów i zasad.
Hydroliza soli
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien wykazać się następującymi umiejętnościami naukowymi: Przewidywanie charakteru soli: Uczeń określi na drodze dedukcji teoretycznej, czy rozpuszczenie danej soli w wodzie spowoduje powstanie roztworu kwasowego, zasadowego czy obojętnego. Obliczanie form jonowych: Uczeń obliczy z matematyczną precyzją stężenia różnych form chemicznych istniejących w stanie równowagi w roztworze soli. Wyjaśnienie hydrolizy metali: Uczeń opisze proces chemiczny — mianowicie oddziaływanie wody z określonymi kationami metali — który nadaje ich roztworom charakter kwasowy.
Kwasy wieloprotonowe
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien wykazać się następującą umiejętnością naukową: Rozszerzenie zasad równowagi: Uczeń rozszerzy wcześniej ustalone prawa równowagi chemicznej na kwasy i zasady zdolne do oddawania lub przyjmowania więcej niż jednego protonu.
Bufor
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien wykazać się następującymi umiejętnościami naukowymi: Opis czynników buforujących: Uczeń opisze skład chemiczny i stabilizującą funkcję buforów kwasowo-zasadowych, w szczególności ich zdolność do przeciwdziałania zmianom kwasowości lub zasadowości. Obliczanie równowag buforowych: Uczeń obliczy pH roztworu buforowego z matematyczną dokładnością, zarówno w jego stanie początkowym, jak i po wprowadzeniu dodatkowych ilości kwasu lub zasady.
Miareczkowanie kwasowo-zasadowe
Po ukończeniu tej sekcji uczeń powinien wykazać się następującymi umiejętnościami naukowymi: Interpretacja krzywych miareczkowania: Uczeń zinterpretuje graficzne przedstawienia zmian pH, znane jako krzywe miareczkowania, dla układów obejmujących zarówno silne, jak i słabe kwasy i zasady. Obliczanie etapów pH: Uczeń obliczy z matematyczną rygorystycznością pH próbki w krytycznych momentach procesu miareczkowania, w tym w stanie początkowym, w obszarze buforowym, w punkcie równoważnikowym oraz w stanie nadmiaru titranta. Wyjaśnienie funkcji wskaźnika: Uczeń wyjaśni chemiczną funkcję wskaźników kwasowo-zasadowych, które same są słabymi kwasami lub zasadami organicznymi ulegającymi widocznej zmianie koloru po przyłączeniu lub utracie protonu.