Кислотно-основні рівноваги
Цей розділ ілюструє хімію кислотно-основних реакцій та рівноваг і надає учневі інструменти для кількісного визначення концентрацій кислот і основ у розчинах.
Кислоти та основи Бренстеда-Лоурі
Після завершення цього уроку учень повинен опанувати наступні хімічні принципи: Ідентифікація хімічних агентів: Учень повинен ідентифікувати кислоти, основи та їхні відповідні спряжені пари в суворій відповідності до теорії Бренстеда-Лоурі. Формулювання реакцій: Учень повинен складати формальні рівняння, що представляють іонізацію кислих і основних речовин. Розрахунки водної рівноваги: Використовуючи іонний добуток води, учень повинен визначити точні концентрації іонів гідроксонію та гідроксиду в розчині. Спостереження амфіпротизму: Учень повинен точно описати подвійну поведінку амфіпротних речовин, які можуть діяти як кислота або основа залежно від обставин.
pH та pOH
Після завершення цього розділу учень повинен досягти наступних компетенцій: Класифікація водних розчинів: Учень повинен пояснити методи, за допомогою яких розчин характеризується як кислий, основний або нейтральний за своєю природою. Вираження іонних концентрацій: Учень повинен виражати концентрації іонів гідроксонію та гідроксиду шляхом формального застосування шкал pH та pOH. Математичне співвідношення шкал: Учень повинен виконувати необхідні розрахунки для співвідношення значень pH та pOH між собою.
Відносна сила кислот і основ
Після завершення цього розділу учень повинен продемонструвати наступні наукові навички: Оцінка хімічної сили: Учень повинен оцінювати відносну силу кислих і основних речовин за допомогою їхніх відповідних констант іонізації. Раціоналізація структурних трендів: Учень повинен надати раціональне обґрунтування варіацій кислотно-основної сили у зв'язку з базовою молекулярною структурою речовини. Виконання розрахунків рівноваги: Учень повинен виконувати необхідні математичні розрахунки, що стосуються рівноваги систем слабких кислот і основ.
Гідроліз розчинів солей
Після завершення цього розділу учень повинен продемонструвати наступні наукові навички: Прогнозування характеру солі: Учень повинен шляхом теоретичного висновку визначити, чи призведе розчинення даної солі у воді до утворення кислого, основного або нейтрального розчину. Розрахунок іонних форм: Учень повинен розрахувати з математичною точністю концентрації різних хімічних форм, що існують у стані рівноваги в розчині солі. Пояснення металевого гідролізу: Учень повинен описати хімічний процес, а саме взаємодію між водою та певними катіонами металів, що надає їхнім розчинам кислого характеру.
Багатоосновні кислоти
Після завершення цього розділу учень повинен продемонструвати наступну наукову навичку: Розширення принципів рівноваги: Учень повинен поширити раніше встановлені закони хімічної рівноваги на ті кислоти та основи, що здатні віддавати або приймати більше одного протона.
Буфери
Після завершення цього розділу учень повинен продемонструвати наступні наукові навички: Опис буферних агентів: Учень повинен описати хімічний склад і стабілізуючу функцію кислотно-основних буферів, зокрема їхню здатність протистояти змінам кислотності або лужності. Розрахунок буферних рівноваг: Учень повинен розрахувати pH буферного розчину з математичною точністю як у його початковому стані, так і після введення додаткових кількостей кислоти або основи.
Кислотно-основне титрування
Після завершення цього розділу учень повинен продемонструвати наступні наукові навички: Інтерпретація кривих титрування: Учень повинен інтерпретувати графічні представлення зміни pH, відомі як криві титрування, для систем, що включають як сильні, так і слабкі кислоти та основи. Розрахунок стадій pH: Учень повинен розрахувати з математичною суворістю pH зразка в критичних точках процесу титрування, включаючи початковий стан, буферну область, точку еквівалентності та стан надлишку титранту. Пояснення функції індикатора: Учень повинен пояснити хімічну функцію кислотно-основних індикаторів, які самі по собі є слабкими органічними кислотами або основами, що зазнають видимої зміни кольору при приєднанні або втраті протона.