Informacja

Dlaczego aniony chlorkowe są niezbędne do funkcjonowania kwasu żołądkowego?

Dlaczego aniony chlorkowe są niezbędne do funkcjonowania kwasu żołądkowego?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Dlaczego komórki okładzinowe błony śluzowej żołądka uwalniają aniony chlorkowe wzdłuż jonów H+, które są pompowane do światła przez pompę protonową. Czy sama obecność protonów nie wystarczyłaby do denaturacji białek?


Membrana dzieli środowisko zasadniczo na dwie odmienne sekcje. Te sekcje różnią się wieloma właściwościami chemicznymi/fizycznymi. Jednym z nich jest potencjał elektrochemiczny, który można w bardzo prosty sposób opisać jako cały ładunek niejednorodnego odcinka podzielony przez biomembranę.


Więc jeśli komórki macierzyste komórki zostaną wpompowane do żołądka, ta sekcja będzie miała zbyt dużą dodatnią wartość potencjału elektrochemicznego, co może odeprzeć pompowanie większej ilości jonów wodorowych z powrotem do komórki macierzystej. Prowadzi to do zamrożenia pompowania wodoru do obszaru żołądka. Następnie na scenie pojawił się anion chlorkowy, który miał na celu ponowne wykorzystanie ładunku dodatniego i umożliwienie pompowania ogromnej ilości wodoru do żołądka.


Biosynteza i katabolizm aminokwasów

Wszystkie tkanki mają pewną zdolność do syntezy aminokwasów nie niezbędnych, aminokwasów remodelujących kwasy i konwersji szkieletów nieaminokwasowych w inne aminokwasy i pochodne zawierające azot. Jednak wątroba jest głównym miejscem metabolizmu azotu w organizmie. W czasach diety nadmiar potencjalnie toksycznego azotu aminowego jest eliminowany przez kwasy poprzez transaminacje, deaminację i tworzenie mocznika, szkielety węglowe są zwykle konserwowane jako węglowodany, poprzez glukoneogenezę lub jako tłuszcze poprzez szlaki syntezy kwasów tłuszczowych. W odniesieniu do tych aminokwasów należą do kategorii trzech: glukogeniczny, ketogeniczny, lub glukogenny i glukogeniczny. Aminokwasy ketogenne to te, które powodują wzrost produkcji netto pirogronianu lub cyklicznych produktów pośrednich TCA, takich jak 2-oksoglutaran (α-ketoglutaran) lub wszystkie, z których szczawiooctan jest prekursorem glukoneogenezy poprzez. Wszystkie aminokwasy z wyjątkiem leucyny lizyny są przynajmniej częściowo lizyną. glukogen i leucyna to aminokwasy, które jedynie dają, ketogeniczny wzrost tylko do acetylo-CoA lub CoA-acetoacetylu, z których żaden nie może doprowadzić do produkcji glukozy.

Niewielka grupa aminokwasów składająca się z izoleucyny, fenyloalaniny, treoniny i tryptofanu tyrozyny daje początek zarówno prekursorom kwasów tłuszczowych, jak i glukozy, a zatem jest scharakteryzowana jako glukogenna i wreszcie. ketogenna, należy uznać, że aminokwasy mają trzeci możliwy los. W czasie głodu zredukowany szkielet węglowy służy do produkcji zużytej energii, w wyniku czego zostaje utleniony do CO2 i H2O.


Tematy lub opcje

biologia. Ta nowa struktura kładzie nacisk i skupia się na aspektach nauczania i uczenia się.

Tematy są ponumerowane, a opcje oznaczone literą. Na przykład „Temat 6: Kinetyka chemiczna” lub

„Opcja D: Chemia medyczna”.
Podtematy

Podtematy są ponumerowane w następujący sposób: „6.1 Teoria zderzeń i szybkości reakcji”. Dalsze informacje i

wskazówki dotyczące możliwych godzin nauczania są zawarte w materiałach pomocniczych dla nauczycieli.

Każdy podtemat zaczyna się od zasadniczego pomysłu. Zasadniczą ideą jest trwała interpretacja, która jest:

uważane za część publicznego rozumienia nauki. Następnie znajduje się sekcja „Natura

nauki ścisłe". Daje to konkretne przykłady w kontekście ilustrującym niektóre aspekty natury nauki. To są

powiązane bezpośrednio z konkretnymi odniesieniami w sekcji „Natura nauki” przewodnika, aby wspierać nauczycieli w

ich rozumienie ogólnego tematu, który należy poruszyć.

Pod nadrzędnym tematem Nature of Science znajdują się dwie kolumny. Pierwsza kolumna zawiera listę

„Zrozumienia”, które są głównymi ogólnymi ideami, których należy nauczać. Następuje „Aplikacje i

umiejętności”, która przedstawia konkretne zastosowania i umiejętności, które należy rozwinąć na podstawie ustaleń. A

Sekcja „Wytyczne” zawiera informacje o limitach i ograniczeniach oraz wymaganej głębokości leczenia

dla nauczycieli i egzaminatorów. Treść sekcji „Natura nauki” nad dwiema kolumnami

i zawartość pierwszej kolumny to wszystkie elementy zgodne z prawem do oceny. Ponadto pewna ocena

międzynarodowości w nauce, z treści drugiej rubryki, odbędzie się tak, jak w

Druga kolumna zawiera sugestie dla nauczycieli dotyczące istotnych odniesień do międzynarodowego myślenia. Ono

podaje również przykłady pytań dotyczących wiedzy TOK (patrz Wiedza teoretyczna przewodnik opublikowany w 2013 r.), który może

służy do skupienia myśli uczniów na przygotowaniu przepisanego eseju TOK. Sekcja „Linki” może:

połączyć podtemat z innymi częściami programu nauczania przedmiotu, z innymi przewodnikami przedmiotowymi Programu Dyplomowego lub z

aplikacje w świecie rzeczywistym. Wreszcie, sekcja „Cele” odnosi się do tego, w jaki sposób realizowane są konkretne cele grupy 4

Format przewodnika
Temat 1:

Zasadniczy pomysł: Zawiera listę zasadniczych idei dla każdego podtematu.

Rdzeń 95 godzin
Temat 1: Relacje stechiometryczne (13,5 godz.)

1.1 Wprowadzenie do cząsteczkowego charakteru materii i zmian chemicznych

• Atomy różnych pierwiastków łączą się w stałych proporcjach, tworząc związki, które mają inne właściwości niż ich pierwiastki składowe.

• Mieszaniny zawierają więcej niż jeden pierwiastek i/lub związek, które nie są ze sobą chemicznie związane i dzięki temu zachowują swoje indywidualne właściwości.

• Mieszaniny są jednorodne lub niejednorodne.

Zastosowania i umiejętności:

• Dedukcja równań chemicznych, gdy określone są reagenty i produkty.

• Zastosowanie symboli stanu (s), (l), (g) i (aq) w równaniach.

• Wyjaśnienie obserwowalnych zmian właściwości fizycznych i temperatury podczas zmian stanu.

• Bilansowanie równań powinno uwzględniać różne typy reakcji.

• Nazwy zmian stanu – topnienie, zamrażanie, parowanie (odparowywanie i gotowanie), kondensacja, sublimacja i osadzanie – powinny być omówione.

• Termin „ciepło utajone” nie jest wymagany.

• Nazwy i symbole elementów znajdują się w broszurze w sekcji 5.

• Symbole i równania chemiczne są międzynarodowe, co umożliwia skuteczną komunikację między naukowcami bez potrzeby tłumaczenia.

• IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej) jest światowym autorytetem w opracowywaniu znormalizowanej nomenklatury dla związków organicznych i nieorganicznych.
Wiedza teoretyczna:

• Równania chemiczne są „językiem” chemii. W jaki sposób posługiwanie się uniwersalnymi językami pomaga i utrudnia pogoń za wiedzą?

• Odkrycie tlenu przez Lavoisiera, które obaliło flogistonową teorię spalania, jest przykładem zmiany paradygmatu. Jak rozwija się wiedza naukowa?
Wykorzystanie:

• Chłodnictwo i jego związek ze zmianami stanu.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 5.1 — stan standardowy reakcji cyklu entalpii pierwiastka lub związku

Temat 8.2 — reakcje neutralizacji

Temat 10.2 — reakcje spalania

Opcja A.4 — ciekłe kryształy
Celuje:

Cel 8: Negatywny wpływ systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych na środowisko jest znaczny. Stosowanie CFC jako czynników chłodniczych było głównym czynnikiem przyczyniającym się do zubożenia warstwy ozonowej.

• Kret jest stałą liczbą cząstek i odnosi się do ilości, n, treści.

• Masy atomów są porównywane w skali względem 12C i wyrażane jako względna masa atomowa (Ar) i względny wzór/masa cząsteczkowa (mr).

• Masa cząsteczkowa (m) ma jednostki g mol-1.

• Wzór empiryczny i wzór cząsteczkowy związku dają odpowiednio najprostszy stosunek i rzeczywistą liczbę atomów obecnych w cząsteczce.
Zastosowania i umiejętności:

• Obliczanie mas molowych atomów, jonów, cząsteczek i jednostek formuły.

• Rozwiązanie problemów dotyczących zależności między liczbą cząstek, ilością substancji w molach i masą w gramach.

• Wzajemne przeliczenie składu procentowego na masę i wzoru empirycznego.

• Wyznaczanie wzoru cząsteczkowego związku na podstawie jego wzoru empirycznego i masy molowej.

• Uzyskiwanie i wykorzystywanie danych eksperymentalnych do wyprowadzania wzorów empirycznych z reakcji obejmujących zmiany masy.

• Wartość stałej Avogadro (L lub nA) jest podany w zeszycie danych w sekcji 2 i zostanie podany w przypadku pytań z papieru 1.

• System SI (Système International d’Unités) odnosi się do metrycznego systemu miar, opartego na siedmiu jednostkach podstawowych.

• Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM według francuskich inicjałów) jest międzynarodową organizacją normalizacyjną, której celem jest zapewnienie jednolitego stosowania jednostek SI na całym świecie.
Wiedza teoretyczna:

• Wielkość stałej Avogadro wykracza poza skalę naszego codziennego doświadczenia. Jak nasze codzienne doświadczenia ograniczają naszą intuicję?

• Obliczenia stechiometryczne mają fundamentalne znaczenie dla procesów chemicznych w badaniach i przemyśle, na przykład w przemyśle spożywczym, medycznym, farmaceutycznym i wytwórczym.

• Objętość molowa dla krystalicznych ciał stałych jest określana techniką krystalografii rentgenowskiej.
Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 2.1 — skala atomów i ich cząstek składowych

Tematy 4.1, 4.3 i 4.5—struktura sieciowa związków jonowych, struktura molekularna

związków kowalencyjnych i sieci metalicznej

Tematy 5.1 i 15.2 — standardowe zmiany entalpii i entropii określone na mol

Temat 19.1 — stosunki molowe produktów w elektrolizie

Cel 6: Eksperymenty mogą obejmować procent masy hydratów, spalanie magnezu lub obliczanie liczby Avogadro.

1.3 Reagujące masy i objętości

Dokonywanie uważnych obserwacji i uzyskiwanie dowodów dla teorii naukowych — początkowa hipoteza Avogadro. (1.8)

• Reagenty mogą być ograniczające lub nadmiarowe.

• Wydajność doświadczalna może różnić się od wydajności teoretycznej.

• Prawo Avogadro umożliwia określenie stosunku molowego reagujących gazów na podstawie objętości gazów.

• Objętość molowa gazu doskonałego jest stała w określonej temperaturze i ciśnieniu.

• Stężenie molowe roztworu zależy od ilości substancji rozpuszczonej i objętości roztworu.

• Standardowy roztwór to taki o znanym stężeniu.
Zastosowania i umiejętności:

• Rozwiązywanie problemów dotyczących ilości reagujących, reagentów ograniczających i nadmiarowych, wydajności teoretycznej, doświadczalnej i procentowej.

• Obliczanie reagujących objętości gazów z wykorzystaniem prawa Avogadro.

• Rozwiązywanie problemów i analiza wykresów zależności pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością dla ustalonej masy gazu doskonałego.

• Rozwiązanie problemów związanych z równaniem gazu doskonałego.

• Wyjaśnienie odchylenia rzeczywistych gazów od idealnego zachowania w niskiej temperaturze i wysokim ciśnieniu.

• Uzyskanie i wykorzystanie wartości eksperymentalnych do obliczenia masy molowej gazu z równania gazu doskonałego.

• Rozwiązanie problemów dotyczących stężenia molowego, ilości substancji rozpuszczonej i objętości roztworu.

• Wykorzystanie eksperymentalnej metody miareczkowania do obliczenia stężenia roztworu w odniesieniu do roztworu wzorcowego.
Przewodnictwo:

• Wartości objętości molowej gazu doskonałego podane są w broszurze informacyjnej w rozdziale 2.

• Równanie gazu doskonałego, PV = nRT, oraz wartość stałej gazowej (r) podane są w broszurze informacyjnej w punktach 1 i 2.

• Jednostki stężenia obejmują: g dm-3, mol dm-3 i części na milion (ppm).

• Wymagane jest użycie nawiasów kwadratowych do oznaczenia stężenia molowego.

• Jednostką ciśnienia w układzie SI jest Pascal (Pa), N·m-2, ale wiele innych jednostek pozostaje w powszechnym użyciu w różnych krajach. Należą do nich atmosfera (atm), milimetry słupa rtęci (mm Hg), tor, bar i funty na cal kwadratowy (psi).

Pręt (105 Pa) jest obecnie szeroko stosowany jako wygodna jednostka, ponieważ jest bardzo zbliżony do 1 atm. Jednostką SI objętości jest m 3 , chociaż powszechnie używaną jednostką jest litr.
Wiedza teoretyczna:

• Przypisywanie liczb do mas pierwiastków chemicznych pozwoliło chemii rozwinąć się w naukę fizyczną. Dlaczego matematyka tak skutecznie opisuje świat przyrody?

• Równanie gazu doskonałego można wyprowadzić z niewielkiej liczby założeń zachowania idealnego. Jaka jest rola rozumu, percepcji, intuicji i wyobraźni w tworzeniu modeli naukowych?
Wykorzystanie:

• Zmiany objętości gazu podczas reakcji chemicznych są odpowiedzialne za napełnianie się poduszek powietrznych w pojazdach i są podstawą wielu innych wybuchowych reakcji, takich jak rozkład TNT (trinitrotoluenu).

• Pojęcie wydajności procentowej ma kluczowe znaczenie w monitorowaniu wydajności procesów przemysłowych.
Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 4.4 — siły międzycząsteczkowe

Temat 5.1 — obliczenia zmian entalpii molowej

Temat 17.1—obliczenia równowagi

Temat 18.2 — miareczkowanie kwasowo-zasadowe

Temat 21.1 i A.8 — krystalografia rentgenowska

Temat fizyki 3.2—Prawo gazu idealnego

Cel 6: Projekt eksperymentu może obejmować nadmiar i ograniczenie reagentów.

Eksperymenty mogą obejmować oznaczanie grawimetryczne przez wytrącanie nierozpuszczalnej soli.

Cel 7: Rejestratory danych mogą być używane do pomiaru zmian temperatury, ciśnienia i objętości w reakcjach lub do określenia wartości stałej gazowej, r.

Dowody i ulepszenia w oprzyrządowaniu — cząstki alfa zostały wykorzystane w opracowaniu modelu jądrowego atomu, który po raz pierwszy zaproponował Rutherford.

Zmiany paradygmatu — teoria cząstek subatomowych materii reprezentuje zmianę paradygmatu w nauce, która nastąpiła pod koniec XIX wieku. (2.3)

• Atomy zawierają dodatnio naładowane gęste jądro złożone z protonów i neutronów (nukleonów).

• Ujemnie naładowane elektrony zajmują przestrzeń poza jądrem.

• Spektrometr mas służy do określenia względnej masy atomowej pierwiastka na podstawie jego składu izotopowego.

Zastosowania i umiejętności:

• Wykorzystanie notacji symboli jądrowych AZX do wywnioskowania liczby protonów, neutronów i elektronów w atomach i jonach.

• Obliczenia obejmujące względne niecałkowite masy atomowe i obfitość izotopów z podanych danych, w tym widm masowych.

• Powinny być znane względne masy i ładunki cząstek subatomowych, rzeczywiste wartości są podane w rozdziale 4 broszury informacyjnej. Masę elektronu można uznać za nieistotną.

• Nie trzeba uczyć się konkretnych przykładów izotopów.

• Nie jest wymagana obsługa spektrometru mas.

• Wzbogacanie izotopowe wykorzystuje właściwości fizyczne do oddzielania izotopów uranu i jest stosowane w wielu krajach w ramach programów energetyki jądrowej i broni.

• Richard Feynman: „Gdyby cała wiedza naukowa miała zostać zniszczona, a następnemu pokoleniu przekazać tylko jedno zdanie, wierzę, że wszystkie rzeczy są zbudowane z atomów”. Czy modele i teorie, które naukowcy tworzą dokładne opisy świata przyrody, czy też są to przede wszystkim użyteczne interpretacje do przewidywania, wyjaśniania i kontrolowania świata przyrody?

• Żadne cząstki subatomowe nie mogą być (lub będą) bezpośrednio obserwowane. Jakich sposobów poznania używamy do interpretacji dowodów pośrednich, uzyskanych dzięki wykorzystaniu technologii?
Wykorzystanie:

• Radioizotopy są wykorzystywane w medycynie nuklearnej do diagnostyki, leczenia i badań, jako znaczniki w badaniach biochemicznych i farmaceutycznych oraz jako

„zegary chemiczne” w datowaniu geologicznym i archeologicznym.

• Skanery PET (pozytonowa tomografia emisyjna) dają trójwymiarowe obrazy koncentracji znaczników w organizmie i mogą być wykorzystywane do wykrywania nowotworów.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Tematy 11.3, 21.1 oraz opcje D.8 i D.9—NMR

Opcje C.3 i C.7 — rozszczepienie jądrowe

Opcja D.8 — medycyna nuklearna

Cel 7: Można przeprowadzić symulacje eksperymentu Rutherforda ze złotą folią.

Rozwój badań naukowych podąża za ulepszeniami aparatury — wykorzystaniem elektryczności i magnetyzmu w promieniach katodowych Thomsona.(1.8)

Teorie są wypierane — mechanika kwantowa jest jednym z najbardziej aktualnych modeli atomu. (1.9)

Użyj teorii, aby wyjaśnić zjawiska naturalne — widma liniowe wyjaśnione przez model atomu Bohra. (2.2)

• Widma emisyjne powstają, gdy fotony są emitowane z atomów, gdy wzbudzone elektrony wracają na niższy poziom energii.

• Widmo emisji liniowej wodoru dostarcza dowodów na istnienie elektronów na dyskretnych poziomach energii, które zbiegają się przy wyższych energiach.

• Główny poziom energii lub powłoka jest podana jako liczba całkowita, n, i może pomieścić maksymalną liczbę elektronów, 2n2.

• Bardziej szczegółowy model atomu opisuje podział głównego poziomu energii na podpoziomy s, p, d i f o kolejno wyższych energiach.

• Podpoziomy zawierają ustaloną liczbę orbitali, obszarów przestrzeni, w których istnieje duże prawdopodobieństwo znalezienia elektronu.

• Każdy orbital ma określony stan energetyczny dla danej konfiguracji elektronowej i środowiska chemicznego i może zawierać dwa elektrony o przeciwnym spinie.
Zastosowania i umiejętności:

• Opis zależności między kolorem, długością fali, częstotliwością i energią w widmie elektromagnetycznym.

• Rozróżnienie między widmem ciągłym a widmem liniowym.
Opis widma emisyjnego atomu wodoru, w tym zależności między liniami i przejściami energii do pierwszego, drugiego i trzeciego poziomu energetycznego.

• Rozpoznawanie kształtu orbitali atomowych s oraz orbitali atomowych px, py i pz.

• Zastosowanie zasady Aufbau, zasady Hunda i zasady wykluczania Pauliego do zapisywania konfiguracji elektronowych dla atomów i jonów do Z = 36.

• Szczegóły dotyczące widma elektromagnetycznego są podane w broszurze informacyjnej w sekcji 3.

• Nazwy różnych serii w widmie emisyjnym linii wodoru nie są wymagane.

• Należy uwzględnić konfiguracje pełnego elektronu (np. 1s22s22p63s23p4) i konfiguracje skondensowanego elektronu (np. [Ne] 3s23p4).

Diagramy orbitalne powinny być używane do reprezentowania charakteru i względnej energii orbitali. Diagramy orbitalne odnoszą się do diagramów strzałek w polu, takich jak ten podany poniżej.

• Należy omówić konfiguracje elektronowe Cr i Cu jako wyjątki.

• Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN) jest prowadzona przez jej europejskie państwa członkowskie (20 państw w 2013 r.), przy udziale naukowców z wielu innych krajów. Obsługuje największą cząsteczkę na świecie

centrum badań fizyki, w tym akceleratory cząstek i detektory wykorzystywane do badania podstawowych składników materii.
Wiedza teoretyczna:

• Zasada nieoznaczoności Heisenberga stwierdza, że ​​istnieje teoretyczna granica precyzji, z jaką możemy poznać pęd i położenie cząstki. Jakie są tego konsekwencje dla granic ludzkiej wiedzy?

• „Jednym z celów nauk fizycznych jest przedstawienie dokładnego obrazu świata materialnego. Jedno osiągnięcie. było udowodnienie, że ten cel jest nieosiągalny”. — Jakub Bronowski. Jakie są implikacje tego twierdzenia dla aspiracji nauk przyrodniczych w szczególności i wiedzy w ogóle?
Wykorzystanie:

• Widma absorpcyjne i emisyjne są szeroko stosowane w astronomii do analizy światła gwiazd.

• Spektroskopia absorpcji atomowej jest bardzo czułym sposobem określania obecności i stężenia pierwiastków metalicznych.
Fajerwerki — widma emisyjne.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Tematy 3.1 i 3.2—okresowość

Temat 4.1 – dedukcja wzorów związków jonowych

Temat 6.1 — Rozkład Maxwella-Boltzmanna jako funkcja gęstości prawdopodobieństwa

Temat fizyki 7.1 i opcja D.2 — charakterystyka gwiazd

Cel 6: Widma emisyjne można obserwować za pomocą rurek wyładowczych różnych gazów i spektroskopu. Testy płomienia można wykorzystać do badania widm.

Uzyskaj dowody na poparcie teorii naukowych, tworząc i testując oparte na nich prognozy — naukowcy organizują przedmioty w oparciu o strukturę i funkcję, a układ okresowy pierwiastków jest tego kluczowym przykładem. Wczesne modele układu okresowego pierwiastków Mendelejewa, a później Moseleya, pozwalały na przewidywanie właściwości pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte. (1.9)

• Układ okresowy jest podzielony na cztery bloki związane z czterema podpoziomami — s, p, d i f.

• Układ okresowy składa się z grup (kolumny pionowe) i okresów (wiersze poziome).

• Numer okresu (n) to zewnętrzny poziom energii zajmowany przez elektrony.

• Liczbę głównego poziomu energetycznego i liczbę elektronów walencyjnych w atomie można wywnioskować z jego pozycji w układzie okresowym.

• Układ okresowy pokazuje pozycje metali, niemetali i niemetali.

Zastosowania i umiejętności:

• Wyprowadzenie konfiguracji elektronowej atomu z położenia pierwiastka w układzie okresowym i odwrotnie.

• Powinny być znane terminy: metale alkaliczne, halogeny, gazy szlachetne, metale przejściowe, lantanowce i aktynoidy.

• Opracowanie układu okresowego zajęło wiele lat i zaangażowało naukowców z różnych krajów, budując na fundamentach wzajemnej pracy i pomysłów.

• Jaką rolę odegrało rozumowanie indukcyjne i dedukcyjne w rozwoju układu okresowego pierwiastków? Jaką rolę w nauce pełni rozumowanie indukcyjne i dedukcyjne?

• Inne przedmioty naukowe również stosują układ okresowy pierwiastków, aby zrozumieć strukturę i reaktywność pierwiastków, tak jak ma to zastosowanie w ich własnych dyscyplinach.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 2.2 — konfiguracja elektronowa

Cel 3: Zastosuj organizację układu okresowego, aby zrozumieć ogólne trendy we właściwościach.

Cel 4: Umiejętność analizowania danych w celu wyjaśnienia organizacji elementów.

Cel 6: być w stanie rozpoznać fizyczne próbki lub obrazy wspólnych elementów.

Poszukiwanie wzorców — pozycja pierwiastka w układzie okresowym pozwala naukowcom na dokładne przewidywanie jego właściwości fizycznych i chemicznych. Daje to naukowcom możliwość syntezy nowych substancji w oparciu o oczekiwaną reaktywność pierwiastków. (3.1)

• Trendy pionowe i poziome w układzie okresowym istnieją dla promienia atomowego, promienia jonowego, energii jonizacji, powinowactwa elektronowego i elektroujemności.

• Tendencje w zachowaniu metali i niemetali wynikają z powyższych trendów.

• Tlenki zmieniają się z zasadowego przez amfoteryczne na kwaśne w ciągu okresu.

Zastosowania i umiejętności:

• Przewidywanie i wyjaśnienie metalicznego i niemetalicznego zachowania pierwiastka na podstawie jego pozycji w układzie okresowym.

• Omówienie podobieństw i różnic we właściwościach pierwiastków z tej samej grupy w odniesieniu do metali alkalicznych (grupa 1) i halogenów (grupa 17).

• Budowa równań wyjaśniających zmiany pH dla reakcji Na2O, MgO, P4O10 oraz tlenków azotu i siarki z wodą.

• Wymagane są tylko przykłady ogólnych trendów w okresach i grupach spadkowych.

W przypadku energii jonizacji należy uwzględnić nieciągłości wzrostu w okresie.

• Trendy grupowe powinny obejmować traktowanie reakcji metali alkalicznych z wodą, metali alkalicznych z halogenami i halogenów z jonami halogenkowymi.

• Uprzemysłowienie doprowadziło do wytworzenia wielu produktów, których uwolnienie do środowiska powoduje globalne problemy.

• Przewidywalna moc układu okresowego Mendelejewa ilustruje „ryzykowny” charakter nauki. Jaka jest granica między twierdzeniami naukowymi i pseudonaukowymi?

• Układ okresowy jest doskonałym przykładem klasyfikacji w nauce. W jaki sposób klasyfikacja i kategoryzacja pomagają i utrudniają poszukiwanie wiedzy?
Wykorzystanie:

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 2.2 – anomalie w wartościach energii pierwszej jonizacji można powiązać ze stabilnością konfiguracji elektronowej

Temat 8.5 – produkcja kwaśnego deszczu

Cele 1 oraz 8: Jaki jest globalny wpływ osadzania się kwasu?

Cel 6: Eksperymentuj z trendami chemicznymi bezpośrednio w laboratorium lub przez

wykorzystanie pokazów nauczycieli.

Cel 6: Można zbadać zastosowanie jonów metali przejściowych jako katalizatorów.

Cel 7: Trendy okresowe można badać za pomocą komputerowych baz danych.

Użyj teorii do wyjaśnienia zjawisk naturalnych — stopione związki jonowe przewodzą elektryczność, ale stałe związki jonowe nie przewodzą. Rozpuszczalność i temperatury topnienia jonów

związki mogą być użyte do wyjaśnienia obserwacji. (2.2)

• Jony dodatnie (kationy) powstają przez metale tracące elektrony walencyjne.

• Ujemne jony (aniony) powstają przez niemetale zyskujące elektrony.

• Liczba utraconych lub zyskanych elektronów zależy od konfiguracji elektronowej atomu.

• Wiązanie jonowe jest wynikiem przyciągania elektrostatycznego pomiędzy przeciwnie naładowanymi jonami.

• W normalnych warunkach związki jonowe są zwykle ciałami stałymi o strukturze sieciowej.

Zastosowania i umiejętności:

• Wyprowadzenie wzoru i nazwy związku jonowego z jonów składowych, w tym jonów wieloatomowych.

• Wyjaśnienie właściwości fizycznych związków jonowych (lotność, przewodnictwo elektryczne i rozpuszczalność) pod kątem ich struktury.
Przewodnictwo:

• Studenci powinni znać nazwy tych jonów wieloatomowych: NH4+,OH-, NO3-, HCO3-, CO32-, SO42- i PO43-.

• Ogólne zasady chemii (takie jak zasada oktetu) często mają wyjątki. Ile musi istnieć wyjątków, aby reguła przestała być przydatna?

• Jakie masz dowody na istnienie jonów? Jaka jest różnica między dowodami bezpośrednimi a pośrednimi?
Wykorzystanie:

• Ciecze jonowe to wydajne rozpuszczalniki i elektrolity stosowane w źródłach energii elektrycznej i ekologicznych procesach przemysłowych.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 21.1 i Opcja A.8—wykorzystanie krystalografii rentgenowskiej do oznaczeń strukturalnych

Fizyka, temat 5.1 — elektrostatyka

Cel 3: Użyj konwencji nazewnictwa do nazywania związków jonowych.

Cel 6: Uczniowie mogli badać związki na podstawie ich rodzaju wiązania i właściwości lub otrzymać chlorek sodu przez odparowanie słoneczne.

Cel 7: Symulacja komputerowa może być wykorzystana do obserwacji struktur sieci krystalicznej.

Poszukiwanie trendów i rozbieżności – związki zawierające niemetale mają inne właściwości niż związki zawierające niemetale i metale. (2.5)

Użyj teorii do wyjaśnienia zjawisk naturalnych — Lewis wprowadził klasę związków, które mają wspólne elektrony. Pauling wykorzystał ideę elektroujemności do wyjaśnienia nierównego podziału elektronów. (2.2)

• Wiązanie kowalencyjne jest tworzone przez przyciąganie elektrostatyczne między wspólną parą elektronów a dodatnio naładowanymi jądrami.

• Pojedyncze, podwójne i potrójne wiązania kowalencyjne obejmują odpowiednio jedną, dwie i trzy wspólne pary elektronów.

• Długość wiązania zmniejsza się, a siła wiązania wzrasta wraz ze wzrostem liczby współdzielonych elektronów.

• Polarność wiązania wynika z różnicy elektroujemności związanych atomów.
Zastosowania i umiejętności:

• Dedukcja polarności wiązania kowalencyjnego z wartości elektroujemności.

• Polaryzacja wiązania może być pokazana za pomocą ładunków częściowych, dipoli lub wektorów.

• Mikrofale — gotowanie z użyciem cząsteczek polarnych.

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat 10.1 — cząsteczki organiczne

Cel 3: Użyj konwencji nazewnictwa, aby nazwać związki związane kowalencyjnie.

Naukowcy wykorzystują modele jako reprezentacje świata rzeczywistego — opracowanie modelu kształtu cząsteczki (VSEPR) w celu wyjaśnienia obserwowalnych właściwości. (1.10)

• Struktury Lewisa (kropka elektronowa) pokazują wszystkie elektrony walencyjne w postaci związanej kowalencyjnie.

• „Reguła oktetu” odnosi się do tendencji atomów do uzyskania powłoki walencyjnej z łącznie 8 elektronami.

• Niektóre atomy, takie jak Be i B, mogą tworzyć trwałe związki z niekompletnymi oktetami elektronów.

• Struktury rezonansowe występują, gdy istnieje więcej niż jedna możliwa pozycja wiązania podwójnego w cząsteczce.

• Kształty gatunków są określane przez odpychanie par elektronów zgodnie z teorią VSEPR.

• Węgiel i krzem tworzą gigantyczne struktury kowalencyjne/sieciowe.

Zastosowania i umiejętności:

• Dedukcja struktury Lewisa (kropki elektronowej) cząsteczek i jonów pokazujących wszystkie elektrony walencyjne dla maksymalnie czterech par elektronów na każdym atomie.

• Wykorzystanie teorii VSEPR do przewidywania geometrii domeny elektronowej i geometrii molekularnej dla gatunków z dwiema, trzema i czterema domenami elektronowymi.

• Przewidywanie kątów wiązania z geometrii molekularnej i obecności niewiążących par elektronów.

• Przewidywanie polarności molekularnej na podstawie polaryzacji wiązań i geometrii molekularnej.

• Dedukcja struktur rezonansowych, przykłady obejmują między innymi C6H6, CO32- i O3.

• Wyjaśnienie właściwości gigantycznych związków kowalencyjnych w aspekcie ich budowy.
Przewodnictwo:

• Termin „domena elektronowa” powinien być używany zamiast „centrum ładunku ujemnego”.

• Pary elektronów w strukturze Lewisa (kropki elektronowej) mogą być pokazane jako kropki, krzyżyki, kreska lub dowolna kombinacja.

• Powinny być pokryte alotropy węgla (diament, grafit, grafen, buckminsterfulleren C60) i SiO2.

• Czy potrzeba struktur rezonansowych zmniejsza wartość lub trafność teorii Lewisa (kropki elektronowej)? Jakich kryteriów używamy przy ocenie słuszności teorii naukowej?

Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Temat biologii 2.3-D struktura cząsteczek i powiązanie struktury z funkcją

Cel 7: Symulacje komputerowe mogą być wykorzystane do modelowania struktur VSEPR.

Uzyskaj dowody na poparcie teorii naukowych, tworząc i testując oparte na nich prognozy — siły londyńskie (dyspersja) i wiązania wodorowe mogą być wykorzystane do wyjaśnienia specjalnych interakcji. Na przykład cząsteczkowe związki kowalencyjne mogą istnieć w stanie ciekłym i stałym. Aby to wyjaśnić, muszą istnieć siły przyciągania między ich cząstkami, które są znacznie większe niż te, które można przypisać grawitacji. (2.2)

• Siły międzycząsteczkowe obejmują siły londyńskie (dyspersyjne), siły dipol-dipol i wiązania wodorowe.

• Względne siły tych interakcji to siły londyńskie (dyspersyjne)
Zrozumienia:

• Wiązanie metaliczne to przyciąganie elektrostatyczne między siecią jonów dodatnich a zdelokalizowanymi elektronami.

• Siła wiązania metalicznego zależy od ładunku jonów i promienia jonu metalu.

• Stopy zwykle zawierają więcej niż jeden metal i mają ulepszone właściwości.

Zastosowania i umiejętności:

• Wyjaśnienie przewodnictwa elektrycznego i plastyczności w metalach.

• Wyjaśnienie trendów w temperaturach topnienia metali.

• Wyjaśnienie właściwości stopów w zakresie wiązania bezkierunkowego.

• Trendy powinny być ograniczone do elementów s- i p-block.

• Dostępność zasobów metali i środków ich wydobycia jest bardzo zróżnicowana w różnych krajach i jest czynnikiem określającym bogactwo narodowe. Wraz z rozwojem technologii zmienia się zapotrzebowanie na różne metale i potrzebne są ostrożne strategie zarządzania podażą tych ograniczonych zasobów.

Wykorzystanie:
Syllabus i linki międzyprzedmiotowe:

Wariant A.6 — wykorzystanie metali w nanotechnologii

Temat biologii 2.2 — woda
Celuje:

Cel 1: Globalny wpływ wartości metali szlachetnych oraz procesów i lokalizacji ich wydobycia.

Podstawowa zasada — oszczędzanie energii jest podstawową zasadą nauki. (2.6)

Dokonywanie uważnych obserwacji — mierzalne transfery energii między systemami a otoczeniem. (3.1)

• Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej cząstek.

• Całkowita energia jest zachowywana w reakcjach chemicznych.

• Chemical reactions that involve transfer of heat between the system and the surroundings are described as endothermic or exothermic.

• The enthalpy change (ΔH) for chemical reactions is indicated in kJ mol-1.

• ΔH values are usually expressed under standard conditions, given by ΔH°, including standard states.
Zastosowania i umiejętności:

• Calculation of the heat change when the temperature of a pure substance is

• A calorimetry experiment for an enthalpy of reaction should be covered and the results evaluated.

• Enthalpy changes of combustion (ΔHc ° ) and formation (ΔHf°)should be covered.

• Consider reactions in aqueous solution and combustion reactions.

Standard state refers to the normal, most pure stable state of a substance measured at 100 kPa. Temperature is not a part of the definition of standard state, but 298 K is commonly given as the temperature of interest.

• The specific heat capacity of water is provided in the data booklet in section 2.

• Students can assume the density and specific heat capacities of aqueous solutions are equal to those of water, but should be aware of this limitation.

• The SI unit of temperature is the Kelvin (K), but the Celsius scale (°C), which has the same incremental scaling, is commonly used in most countries. The exception is the USA which continues to use the Fahrenheit scale (°F) for all

non-scientific communication.
Theory of knowledge:

• What criteria do we use in judging discrepancies between experimental and theoretical values? Which ways of knowing do we use when assessing experimental limitations and theoretical assumptions?

• Determining energy content of important substances in food and fuels.

Syllabus and cross-curricular links:

Topic 1.1—conservation of mass, changes of state

Topic 1.2—the mole concept
Aims:

Aim 6: Experiments could include calculating enthalpy changes from given experimental data (energy content of food, enthalpy of melting of ice or the enthalpy change of simple reactions in aqueous solution).

Aim 7: Use of databases to analyse the energy content of food.

Aim 7: Use of data loggers to record temperature changes.

Hypotheses—based on the conservation of energy and atomic theory, scientists can test the hypothesis that if the same products are formed from the same initial reactants then the energy change should be the same regardless of the number of steps. (2.4)

• The enthalpy change for a reaction that is carried out in a series of steps is equal to the sum of the enthalpy changes for the individual steps.

Zastosowania i umiejętności:

• Application of Hess’s Law to calculate enthalpy changes.

• Calculation of ΔH reactions using ΔHf° data.

• Determination of the enthalpy change of a reaction that is the sum of multiple reactions with known enthalpy changes.

• Enthalpy of formation data can be found in the data booklet in section 12.

• An application of Hess's Law is

ΔH reaction = Σ(ΔHf°products) − Σ(ΔHf°reactants)

• Recycling of materials is often an effective means of reducing the environmental impact of production, but varies in its efficiency in energy terms in different countries.

• Hess’s Law is an example of the application of the Conservation of Energy.

What are the challenges and limitations of applying general principles to specific instances?
Utilization:

• Hess’s Law has significance in the study of nutrition, drugs, and Gibbs free energy where direct synthesis from constituent elements is not possible.

Syllabus and cross-curricular links:

Physics topic 2.3—conservation of mass-energy

Aim 4: Discuss the source of accepted values and use this idea to critique experiments.

Aim 6: Experiments could include Hess's Law labs.

Aim 7: Use of data loggers to record temperature changes.

Models and theories—measured energy changes can be explained based on the model of bonds broken and bonds formed. Since these explanations are based on a model, agreement with empirical data depends on the sophistication of the model and data obtained can be used to modify theories where appropriate. (2.2)

• Bond-forming releases energy and bond-breaking requires energy.

• Average bond enthalpy is the energy needed to break one mol of a bond in a gaseous molecule averaged over similar compounds.
Zastosowania i umiejętności:

• Calculation of the enthalpy changes from known bond enthalpy values and comparison of these to experimentally measured values.

• Sketching and evaluation of potential energy profiles in determining whether reactants or products are more stable and if the reaction is exothermic or endothermic.

• Discussion of the bond strength in ozone relative to oxygen in its importance to the atmosphere.

• Bond enthalpy values are given in the data booklet in section 11.

• Stratospheric ozone depletion is a particular concern in the polar regions of the planet, although the pollution that causes it comes from a variety of regions and sources. International action and cooperation have helped to ameliorate the ozone depletion problem.

• Energy sources, such as combustion of fossil fuels, require high ΔH values.

Syllabus and cross-curricular links:

Topic 4.3—covalent structures

Aim 6: Experiments could be enthalpy of combustion of propane or butane.

Aim 7: Data loggers can be used to record temperature changes.

Aim 8: Moral, ethical, social, economic and environmental consequences of ozone depletion and its causes.

6.1 Collision theory and rates of reaction

Essential idea: The greater the probability that molecules will collide with sufficient energy and proper orientation, the higher the rate of reaction.
Nature of science:

The principle of Occam’s razor is used as a guide to developing a theory—although we cannot directly see reactions taking place at the molecular level, we can theorize based on the current atomic models. Collision theory is a good example of this principle. (2.7)

• Species react as a result of collisions of sufficient energy and proper orientation.

• The rate of reaction is expressed as the change in concentration of a particular reactant/product per unit time.

• Concentration changes in a reaction can be followed indirectly by monitoring changes in mass, volume and colour.

• Activation energy (mia) is the minimum energy that colliding molecules need in order to have successful collisions leading to a reaction.

• By decreasing mia, a catalyst increases the rate of a chemical reaction, without itself being permanently chemically changed.

Zastosowania i umiejętności:

• Description of the kinetic theory in terms of the movement of particles whose average kinetic energy is proportional to temperature in Kelvin.

• Analysis of graphical and numerical data from rate experiments.

• Explanation of the effects of temperature, pressure/concentration and particle size on rate of reaction.

• Construction of Maxwell–Boltzmann energy distribution curves to account for the probability of successful collisions and factors affecting these, including the effect of a catalyst.

• Investigation of rates of reaction experimentally and evaluation of the results.

• Sketching and explanation of energy profiles with and without catalysts.
Guidance:

• Calculation of reaction rates from tangents of graphs of concentration, volume or mass vs time should be covered.

• Depletion of stratospheric ozone has been caused largely by the catalytic action of CFCs and is a particular concern in the polar regions. These chemicals are released from a variety of regions and sources, so international action and cooperation have been needed to ameliorate the ozone depletion problem.

• The Kelvin scale of temperature gives a natural measure of the kinetic energy of gas whereas the artificial Celsius scale is based on the properties of water.

Are physical properties such as temperature invented or discovered?
Utilization:
Syllabus and cross-curricular links:

Topic 5.3—what might be meant by thermodynamically stable vs kinetically stable?

Topic 13.1—fireworks and ions

Option A.3—everyday uses of catalysts

Biology topic 8.1—metabolism

Aims 1 oraz 8: What are some of the controversies over rate of climate change? Why do these exist?

Aim 6: Investigate the rate of a reaction with and without a catalyst.

Aim 6: Experiments could include investigating rates by changing concentration of a reactant or temperature.

Aim 7: Use simulations to show how molecular collisions are affected by change of macroscopic properties such as temperature, pressure and concentration.

Aim 8: The role that catalysts play in the field of green chemistry.