Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Equilibria · ⁨التوازن الكيميائي⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 7 · ⁨الموضوع 7⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
10:12

التوازن الكيميائي

بعض التفاعلات العكسية لا تكتمل أبداً. تخلط المتفاعلات، يتغير اللون، ثم يتوقف كل شيء فجأة — في المنتصف. اتركه لمدة أسبوع وسيبدو…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

7.1

Reversible reactions and dynamic equilibrium · ⁨التفاعلات العكسية والتوازن الديناميكي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. (a) understand what is meant by a reversible reaction (b) understand what is meant by dynamic equilibrium in terms of the rate of forward and reverse reactions being equal and the concentration of reactants and products remaining constant (c) understand the need for a closed system in order to establish dynamic equilibrium
  2. define Le Chatelier’s principle as: if a change is made to a system at dynamic equilibrium, the position of equilibrium moves to minimise this change
  3. use Le Chatelier’s principle to deduce qualitatively (from appropriate information) the effects of changes in temperature, concentration, pressure or presence of a catalyst on a system at equilibrium
  4. deduce expressions for equilibrium constants in terms of concentrations, $K_c$
  5. use the terms mole fraction and partial pressure
  6. deduce expressions for equilibrium constants in terms of partial pressures, $K_p$ (use of the relationship between $K_p$ and $K_c$ is not required)
  7. use the $K_c$ and $K_p$ expressions to carry out calculations (such calculations will not require the solving of quadratic equations)
  8. calculate the quantities present at equilibrium, given appropriate data
  9. state whether changes in temperature, concentration or pressure or the presence of a catalyst affect the value of the equilibrium constant for a reaction
  10. describe and explain the conditions used in the Haber process and the Contact process, as examples of the importance of an understanding of dynamic equilibrium in the chemical industry and the application of Le Chatelier’s principle
العربية
  1. (أ) فهم المقصود بـالتفاعل العكوس (ب) فهم المقصود بـالاتزان الديناميكي من حيث تساوي معدل التفاعلات الأمامية والعكسية وثبات تركيز المتفاعلات والنواتج (ج) فهم ضرورة وجود نظام مغلق لإقامة الاتزان الديناميكي
  2. تعريف مبدأ لوشاتلييه على النحو التالي: إذا تم إحداث تغيير في نظام عند الاتزان الديناميكي، فإن موضع الاتزان يتحرك لتقليل هذا التغيير
  3. استخدام مبدأ لوشاتلييه لاستنتاج تأثيرات تغيرات درجة الحرارة والتركيز والضغط أو وجود عامل حفاز بشكل نوعي (من المعلومات المناسبة) على نظام عند الاتزان
  4. استنتاج تعابير ثوابت الاتزان بدلالة التركيز، $K_c$
  5. استخدام مصطلحي الكسر المولي والضغط الجزئي
  6. استنتاج تعابير لثوابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية، $K_p$ (لا يُشترط استخدام العلاقة بين $K_p$ و$K_c$)
  7. استخدام تعابير $K_c$ و$K_p$ لإجراء العمليات الحسابية (لن تتطلب هذه الحسابات حل المعادلات التربيعية)
  8. حساب الكميات الموجودة عند الاتزان، بناءً على بيانات مناسبة
  9. تحديد ما إذا كانت تغيرات درجة الحرارة أو التركيز أو الضغط أو وجود عامل حفاز تؤثر على قيمة ثابت الاتزان للتفاعل
  10. وصف وشرح الظروف المستخدمة في عملية هابر وعملية التلامس، كمثالين على أهمية فهم الاتزان الديناميكي في الصناعة الكيميائية وتطبيق مبدأ لوشاتلييه

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English
Le Chatelier's principle
Dynamic equilibrium: the rates converge

A reversible reaction 可逆反应 can go both ways. The forward reaction 正反应 makes products; the reverse reaction 逆反应 turns products back into reactants. We show this with the sign $\rightleftharpoons$.

In a closed system 封闭系统 (nothing enters or leaves), the reaction reaches a dynamic equilibrium 动态平衡 when:

  • the rate of the forward reaction equals the rate of the reverse reaction.
  • the concentrations of reactants and products stay constant.

It is called dynamic because both reactions are still happening — they just cancel out. A closed system is needed, or products would escape and equilibrium could never be reached.

العربية
مبدأ لوشاتلييه
التوازن الديناميكي: تتقارب السرعات
محاليل كلوريد الكوبالت(II) بألوان مختلفة
يتغير لون كلوريد الكوبالت أثناء تحرك التوازن.

التفاعل العكسي يمكن أن يسير في الاتجاهين. التفاعل الأمامي ينتج النواتج؛ والتفاعل العكسي يحول النواتج مرة أخرى إلى المتفاعلات. نشير لذلك باستخدام الرمز $\rightleftharpoons$.

في النظام المغلق (لا يدخل شيء ولا يخرج منه)، يصل التفاعل إلى توازن ديناميكي عندما:

  • سرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة التفاعل العكسي.
  • تركيزات المتفاعلات والنواتج تبقى ثابتة.

يسمى ديناميكياً لأن كلا التفاعلين لا يزال يحدثان — بل إنهما يلغيان بعضهما البعض. النظام المغلق ضروري، وإلا ستهرب النواتج ولن يُحقق التوازن أبداً.

رسم بياني حيث تنخفض السرعة الأمامية وتزداد السرعة العكسية حتى يلتقي الاثنان ويبقيان متساويين
عند التوازن الديناميكي تصبح السرعات الأمامية والعكسية متساوية، وبالتالي تظل التركيز ثابتة
Explore · ⁨استكشف⁩

Dynamic equilibrium · ⁨الاتزان الديناميكي⁩

forward rate = reverse rate · ⁨معدل الأمامية = معدل العكسية⁩

At equilibrium the position can sit anywhere — change a condition and watch it shift. · ⁨عند الاتزان يمكن أن يستقر الموقع في أي مكان — غيّر شرطاً وشاهد كيف ينزاح.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ تفاعل عكسي
forward reaction/ˈfɔːwəd rɪˈækʃn/ التفاعل الأمامي
reverse reaction/rɪˈvɜːs rɪˈækʃn/ التفاعل العكسي
closed system/kləʊzd ˈsɪstəm/ نظام مغلق
dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ توازن ديناميكي
Le Chatelier's principle/lə ˈtʃeɪtlɪəz ˈprɪnsɪpl/ مبدأ لوشاتليه
equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ الاتزان
catalyst/ˈkætəlɪst/ المحفز
equilibrium constant/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm ˈkɒnstənt/ ثابت التوازن
Watch lesson · ⁨شاهد الدرس⁩
7.1

Le Chatelier's principle · ⁨مبدأ لوشاتلييه⁩

English

Le Chatelier's principle 勒夏特列原理 says: if you change a system at equilibrium, the position of equilibrium 平衡 moves to oppose (reduce) that change.

Change you make Which way the equilibrium moves
increase concentration of a reactant towards the products
increase pressure towards the side with fewer gas molecules
increase temperature towards the endothermic direction
add a catalyst 催化剂 no shift (it speeds up both ways equally)

A catalyst lets equilibrium be reached faster, but it does not change the position of equilibrium.

العربية

ينص مبدأ لوشاتلييه على: إذا قمت بتغيير نظام في حالة توازن، فإن موضع التوازن يتحرك لمعارضة (تقليل) هذا التغيير.

التغيير الذي تقوم به اتجاه حركة التوازن
زيادة تركيز أحد المتفاعلات نحو النواتج
زيادة الضغط نحو الجانب ذي عدد أقل من جزيئات الغاز
رفع درجة الحرارة نحو الاتجاه الممتص للحرارة
إضافة عامل حفاز لا يحدث إزاحة (حيث يسرع كلا الاتجاهين بنفس المعدل)

يسمح العامل الحفاز بالوصول إلى التوازن بشكل أسرع، لكنه لا يغير موضع التوازن.

ثلاثة تغييرات مع سهم يشير إلى اتجاه حركة التوازن لكل منها: إضافة متفاعل نحو النواتج، رفع الضغط نحو الجانب الأقل في الجزيئات، رفع الحرارة في الاتجاه الممتص للحرارة
مبدأ لوشاتلييه: يتحرك التوازن دائمًا لمعارضة التغيير الذي تقوم به
Explore · ⁨استكشف⁩

Shifting an equilibrium · ⁨إزاحة التوازن⁩

Change the temperature, pressure or concentration and watch the equilibrium shift to oppose your change — Le Chatelier's principle in action. · ⁨غيّر درجة الحرارة أو الضغط أو التركيز وراقب كيف يتحرك التوازن لمعارضة تغييرك — مبدأ لوشاتلييه في العمل.⁩

7.1

Equilibrium constants · ⁨ثوابت التوازن⁩

English

For a reaction at equilibrium, the equilibrium constant 平衡常数 links the amounts of products and reactants. For the reaction $a\text{A} + b\text{B} \rightleftharpoons c\text{C} + d\text{D}$:

$$K_c = \frac{[\text{C}]^c\,[\text{D}]^d}{[\text{A}]^a\,[\text{B}]^b}$$

where the square brackets mean concentration in $\text{mol dm}^{-3}$.

Worked example. At equilibrium the mixture $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\text{HI}$ has $[\text{H}_2] = 0.20$, $[\text{I}_2] = 0.20$ and $[\text{HI}] = 1.6\ \text{mol dm}^{-3}$. Find $K_c$.

$$K_c = \frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2][\text{I}_2]} = \frac{1.6^2}{0.20 \times 0.20} = 64$$

(no units here, because the concentration powers cancel top and bottom).

Worked example (ICE table). $1.00\ \text{mol}$ each of $\text{H}_2$ and $\text{I}_2$ are sealed in a $1.00\ \text{dm}^3$ flask; at equilibrium $0.20\ \text{mol}$ of $\text{H}_2$ remains. Set out an ICE table (Initial, Change, Equilibrium):

$\text{H}_2$ $\text{I}_2$ $2\text{HI}$
Initial 1.00 1.00 0
Change $-0.80$ $-0.80$ $+1.60$
Equilibrium 0.20 0.20 1.60

$0.80\ \text{mol}$ of $\text{H}_2$ reacted, so $2\times0.80 = 1.60\ \text{mol}$ HI formed. In the $1.00\ \text{dm}^3$ flask the concentrations equal the moles, so $K_c = \dfrac{1.60^2}{0.20\times0.20} = 64$.

For reactions of gases, we use partial pressure 分压 instead of concentration. The partial pressure of a gas is the share of the total pressure that it provides. It is found from the mole fraction 摩尔分数 (the fraction of all the moles that are that gas):

$$\text{partial pressure} = \text{mole fraction} \times \text{total pressure}$$

The constant written with partial pressures is $K_p$.

Worked example. A gas mixture holds $2.0\ \text{mol}$ of $\text{N}_2$ and $6.0\ \text{mol}$ of $\text{H}_2$ at a total pressure of $200\ \text{kPa}$. Find the partial pressure of each gas.

There are $8.0\ \text{mol}$ in total, so

$$p(\text{N}_2) = \frac{2.0}{8.0} \times 200 = 50\ \text{kPa}, \qquad p(\text{H}_2) = \frac{6.0}{8.0} \times 200 = 150\ \text{kPa}.$$

Worked example (a numeric $K_p$). For $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ the equilibrium partial pressures are $p(\text{N}_2)=20$, $p(\text{H}_2)=40$ and $p(\text{NH}_3)=10\ \text{kPa}$. Then

$$K_p = \frac{p(\text{NH}_3)^2}{p(\text{N}_2)\,p(\text{H}_2)^3} = \frac{10^2}{20\times40^3} = 7.8\times10^{-5}\ \text{kPa}^{-2},$$
the units coming from $\dfrac{\text{kPa}^2}{\text{kPa}\times\text{kPa}^3}=\text{kPa}^{-2}$.

Only temperature changes the value of $K_c$ or $K_p$. Changing concentration or pressure shifts the position of equilibrium but leaves the constant unchanged; adding a catalyst changes neither the constant nor the position — it only makes equilibrium arrive faster.

العربية

بالنسبة لتفاعل في حالة توازن، تربط ثابت التوازن بين كميات النواتج والمتفاعلات. للتفاعل $a\text{A} + b\text{B} \rightleftharpoons c\text{C} + d\text{D}$:

$$K_c = \frac{[\text{C}]^c\,[\text{D}]^d}{[\text{A}]^a\,[\text{B}]^b}$$

حيث تعني الأقواس المربعة التركيز بوحدة $\text{mol dm}^{-3}$.

مثال محلول. عند التوازن يحتوي الخليط $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\text{HI}$ على $[\text{H}_2] = 0.20$ و$[\text{I}_2] = 0.20$ و$[\text{HI}] = 1.6\ \text{mol dm}^{-3}$. أوجد $K_c$.

$$K_c = \frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2][\text{I}_2]} = \frac{1.6^2}{0.20 \times 0.20} = 64$$

(لا توجد وحدات هنا، لأن أسس التركيزات تلغي بعضها في البسط والمقام).

مثال محلول (جدول ICE). تم إغلاق $1.00\ \text{mol}$ من $\text{H}_2$ و$\text{I}_2$ في دورق حجمه $1.00\ \text{dm}^3$؛ عند التوازن بقي $0.20\ \text{mol}$ من $\text{H}_2$. رتب جدول ICE (الأولي، التغير، التوازن):

$\text{H}_2$ $\text{I}_2$ $2\text{HI}$
الأولي 1.00 1.00 0
التغير $-0.80$ $-0.80$ $+1.60$
التوازن 0.20 0.20 1.60

تفاعل $0.80\ \text{mol}$ من $\text{H}_2$، مما نتج عنه تكون $2\times0.80 = 1.60\ \text{mol}$ من HI. في الدورق حجمه $1.00\ \text{dm}^3$، تساوي التركيزات عدد المولات، لذا $K_c = \dfrac{1.60^2}{0.20\times0.20} = 64$.

بالنسبة لتفاعلات الغازات، نستخدم الضغط الجزئي بدلاً من التركيز. الضغط الجزئي للغاز هو حصة الضغط الكلي التي يساهم بها. يُحسب من خلال الكسر المولي (وهو كسر عدد مولات ذلك الغاز من إجمالي المولات):

$$\text{partial pressure} = \text{mole fraction} \times \text{total pressure}$$

الثابت المكتوب باستخدام الضغوط الجزئية هو $K_p$.

مثال محلول. خليط غازي يحتوي على $2.0\ \text{mol}$ من $\text{N}_2$ و$6.0\ \text{mol}$ من $\text{H}_2$ عند ضغط كلي قدره $200\ \text{kPa}$. أوجد الضغط الجزئي لكل غاز.

إجمالي عدد المولات هو $8.0\ \text{mol}$، لذا

$$p(\text{N}_2) = \frac{2.0}{8.0} \times 200 = 50\ \text{kPa}, \qquad p(\text{H}_2) = \frac{6.0}{8.0} \times 200 = 150\ \text{kPa}.$$

مثال محلول (ثابت $K_p$ رقمي). للتفاعل $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$، الضغوط الجزئية عند التوازن هي $p(\text{N}_2)=20$ و$p(\text{H}_2)=40$ و$p(\text{NH}_3)=10\ \text{kPa}$. إذن

$$K_p = \frac{p(\text{NH}_3)^2}{p(\text{N}_2)\,p(\text{H}_2)^3} = \frac{10^2}{20\times40^3} = 7.8\times10^{-5}\ \text{kPa}^{-2},$$
الوحدات الناتجة عن $\dfrac{\text{kPa}^2}{\text{kPa}\times\text{kPa}^3}=\text{kPa}^{-2}$.

فقط درجة الحرارة تغير قيمة $K_c$ أو $K_p$. إن تغيير التركيز أو الضغط يغير موضع التوازن لكن يترك الثابت دون تغيير؛ وإضافة عامل حفاز لا يغير أيًا منهما (لا الثابت ولا الموضع) — بل يسرع فقط الوصول إلى التوازن.

Explore · ⁨استكشف⁩

Le Chatelier and Kc · ⁨لوشاتلييه وKc⁩

Change temperature, pressure or concentration and watch the equilibrium shift to oppose it — Kc itself only changes with temperature. · ⁨غيّر درجة الحرارة أو الضغط أو التركيز وشاهد الاتزان يزيح لمعارضته — لا تتغير Kc نفسها إلا بتغير درجة الحرارة.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
partial pressure/ˈpɑːʃl ˈpreʃə/ الضغط الجزئي
mole fraction/məʊl ˈfrækʃn/ الكسر المولي
Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ عملية هابر
Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ عملية كونتاكت
proton/ˈprəʊtɒn/ بروتون
7.1

The Haber and Contact processes · ⁨عمليتا هابر وتاكت⁩

English

These two industrial processes are chosen by balancing yield, rate and cost using Le Chatelier's principle.

  • the Haber process 哈伯法 makes ammonia: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ (exothermic). It uses about $450\,°\text{C}$, $200\ \text{atm}$ and an iron catalyst. A low temperature would give more ammonia but too slowly, so a moderate temperature is a compromise.
  • the Contact process 接触法 makes sulfur trioxide: $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$ (exothermic). It uses about $450\,°\text{C}$, near $1$–$2\ \text{atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst.
العربية
معقد كيميائي صناعي كبير
يتم تصنيع الأمونيا للأسمدة بواسطة عملية هابر في مصانع صناعية كبيرة مثل هذه.

تُختار هاتان العمليتان الصناعيتان بعد موازنة العائد ومعدل التكلفة باستخدام مبدأ لوشاتلييه.

  • عملية هابر تصنع الأمونيا: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ (طارد للحرارة). تستخدم حوالي $450\,°\text{C}$ و$200\ \text{atm}$ وعامل حفاز من الحديد. ستعطي درجة حرارة منخفضة المزيد من الأمونيا لكنها ستكون بطيئة جدًا، لذا تُعدّ درجة حرارة معتدلة حلًا وسطًا.
  • عملية تاكت تصنع أكسيد الكبريت الثلاثي: $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$ (طارد للحرارة). تستخدم حوالي $450\,°\text{C}$ ودرجة حرارة تقارب $1$–$2\ \text{atm}$ وعامل حفاز من أكسيد الفاناديوم(V).
رسم بياني لعائد الأمونيا مقابل درجة الحرارة لثلاث ضغوط، حيث ينخفض العائد بارتفاع الحرارة ويرتفع بزيادة الضغط، مع تحديد نقطة التشغيل
يعطي توازن هابر المزيد من الأمونيا عند درجات حرارة أقل وضغط أعلى؛ حوالي $450\,°$°C وضغط $200$ atm هو الحل الوسط العملي
Explore · ⁨استكشف⁩

The Haber & Contact processes · ⁨عمليتا هابر وكونتاكت⁩

compromise: yield vs rate · ⁨حل وسط: الإنتاجية مقابل المعدل⁩

High pressure boosts yield; high temperature speeds it up but lowers yield — a compromise. · ⁨الضغط العالي يعزز الإنتاجية؛ والدرجة العالية تسرع التفاعل لكنها تقلل الإنتاجية — وهو حل وسط.⁩

7.2

Acids and bases: the Brønsted–Lowry theory · ⁨الأحماض والقواعد: نظرية برونستيد-لووري⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. state the names and formulas of the common acids, limited to hydrochloric acid, $\text{HCl}$, sulfuric acid, $\text{H}_2\text{SO}_4$, nitric acid, $\text{HNO}_3$, ethanoic acid, $\text{CH}_3\text{COOH}$
  2. state the names and formulas of the common alkalis, limited to sodium hydroxide, $\text{NaOH}$, potassium hydroxide, $\text{KOH}$, ammonia, $\text{NH}_3$
  3. describe the Brønsted–Lowry theory of acids and bases
  4. describe strong acids and strong bases as fully dissociated in aqueous solution and weak acids and weak bases as partially dissociated in aqueous solution
  5. appreciate that water has pH of 7, acid solutions pH of below 7 and alkaline solutions pH of above 7
  6. explain qualitatively the differences in behaviour between strong and weak acids including the reaction with a reactive metal and difference in pH values by use of a pH meter, universal indicator or conductivity
  7. understand that neutralisation reactions occur when $\text{H}^+(\text{aq})$ and $\text{OH}^-(\text{aq})$ form $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$
  8. understand that salts are formed in neutralisation reactions
  9. sketch the pH titration curves of titrations using combinations of strong and weak acids with strong and weak alkalis
  10. select suitable indicators for acid-alkali titrations, given appropriate data ($\text{p}K_a$ values will not be used)
العربية
  1. ذكر أسماء وصيغ الأحماض الشائعة، مقيدة بـحمض الهيدروكلوريك، $\text{HCl}$، حمض الكبريتيك، $\text{H}_2\text{SO}_4$، حمض النيتريك، $\text{HNO}_3$، حمض الإيثانويك، $\text{CH}_3\text{COOH}$
  2. ذكر أسماء وصيغ القواعد الشائعة، مقيدة بـهيدروكسيد الصوديوم، $\text{NaOH}$، هيدروكسيد البوتاسيوم، $\text{KOH}$، الأمونيا، $\text{NH}_3$
  3. وصف نظرية برنستد-لووري للأحماض والقواعد
  4. وصف الأحماض القوية والقواعد القوية بأنها متفككة كلياً في المحلول المائي، والأحماض الضعيفة والقواعد الضعيفة بأنها متفككة جزئياً في المحلول المائي
  5. إدراك أن للماء pH يساوي 7، ومحاليل الأحماض pH أقل من 7، ومحاليل القواعد pH أعلى من 7
  6. شرح الفرق النوعي في السلوك بين الأحماض القوية والضعيفة بما في ذلك التفاعل مع فلز نشط واختلاف قيم pH باستخدام مقياس pH أو كاشف عام أو موصلية كهربائية
  7. فهم أن تفاعلات التعادل تحدث عندما $\text{H}^+(\text{aq})$ و$\text{OH}^-(\text{aq})$ ينتجان $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$
  8. فهم أن الأملاح تتكون في تفاعلات التعادل
  9. رسم منحنيات معايرة pH للمعايرات التي تستخدم مزيجاً من الأحماض القوية والضعيفة مع القواعد القوية والضعيفة
  10. اختيار الكواشف المناسبة لمعايرات الحمض والقاعدة، بناءً على بيانات مناسبة (لن تُستخدم قيم $\text{p}K_a$)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

A proton 质子 is simply an $\text{H}^+$ ion. The Brønsted–Lowry theory defines acids and bases by what they do with protons:

  • an acid 酸 is a proton donor 质子供体 (it gives away $\text{H}^+$).
  • a base 碱 is a proton acceptor 质子受体 (it takes $\text{H}^+$). A base that dissolves in water is called an alkali.

Common acids you must know: hydrochloric acid ($\text{HCl}$), sulfuric acid ($\text{H}_2\text{SO}_4$), nitric acid ($\text{HNO}_3$) and ethanoic acid ($\text{CH}_3\text{COOH}$). Common alkalis: sodium hydroxide ($\text{NaOH}$), potassium hydroxide ($\text{KOH}$) and ammonia ($\text{NH}_3$).

العربية

البروتون هو ببساطة أيون $\text{H}^+$. تُعرّف نظرية برونستيد-لووري الأحماض والقواعد بناءً على ما تفعله تجاه البروتونات:

  • الحمض هو متبرع بالبروتونات (يعطي $\text{H}^+$).
  • القاعدة هي مستقبل للبروتونات (تأخذ $\text{H}^+$). القاعدة التي تذوب في الماء تسمى قاعدة قلوية (alkali).
هيدروكلوريد الهيدروجين يتبرع ببروتون لجزيء ماء، مكونًا أيون هيدروني وأيون كلوريد، مع وضع علامتين على أزواج الحمض والقاعدة المترافقين
برونستيد-لووري: يتبرع الحمض ببروتون ($\text{H}^+$) للقاعدة، مما يكون زوجين مترافقين من الحمض والقاعدة

من الأحماض الشائعة التي يجب أن تعرفها: حمض الهيدروكلوريك ($\text{HCl}$)، حمض الكبريتيك ($\text{H}_2\text{SO}_4$)، حمض النتريك ($\text{HNO}_3$) وحمض الإيثانويك ($\text{CH}_3\text{COOH}$). ومن القواعد القلوية الشائعة: هيدروكسيد الصوديوم ($\text{NaOH}$)، هيدروكسيد البوتاسيوم ($\text{KOH}$) والأمونيا ($\text{NH}_3$).

Explore · ⁨استكشف⁩

The pH scale · ⁨مقياس الرقم الهيدروجيني⁩

Slide the pH or tap a substance — each step down in pH means ten times more H⁺ ions; acids are below 7, alkalis above. · ⁨أزل شريط الرقم الهيدروجيني أو اضغط على مادة — كل خطوة لأسفل في الرقم الهيدروجيني تعني عشرة أضعاف أيونات H⁺؛ الأحماض تحت 7، والقواعد فوقه.⁩

Watch lesson · ⁨شاهد الدرس⁩
7.2

Strong and weak acids and bases · ⁨الأحماض والق bases القوية والضعيفة⁩

English

This is about how fully an acid or base splits up in water — not how concentrated it is.

  • a strong acid 强酸 or strong base 强碱 is fully dissociated 解离 in water (almost every molecule splits into ions).
  • a weak acid 弱酸 or weak base 弱碱 is only partly dissociated (most molecules stay whole).

The pH scale measures how acidic a solution is: pure water is pH 7, acids are below 7, and alkalis are above 7. A strong acid has a lower pH than a weak acid of the same concentration.

You can tell strong and weak acids apart by:

  • reaction with a reactive metal: a strong acid fizzes faster.
  • pH: measured with a pH meter or universal indicator 通用指示剂.
  • electrical conductivity: a strong acid conducts better, because it has more ions.
العربية

هذا يتعلق بمدى تأين الحمض أو القاعدة تمامًا في الماء — وليس بمدى تركيزها.

  • الحمض القوي أو القاعدة القوية تتأين كاملًا في الماء (تنفصل تقريبًا كل الجزيئات إلى أيونات).
  • الحمض الضعيف أو القاعدة الضعيفة تتأين جزئيًا فقط (يبقى معظم الجزيئات كاملة).
كأسين بنفس التركيز: الحمض القوي مليء بأيونات منفصلة، والحمض الضعيف مليء بجزيئات كاملة مع بعض الأيونات القليلة
نفس التركيز، ولكن تأين مختلف: الحمض القوي يتأين كليًا إلى أيونات؛ بينما يبقى الحمض الضعيف في الغالب كجزيئات كاملة

مقياس pH يقيمدى مدى حمضية المحلول: الماء النقي له pH 7، والأحماض أقل من 7، والقواعد القلوية أكثر من 7. يمتلك الحمض القوي pH أقل من الحمض الضعيف عند نفس التركيز.

يمكنك التمييز بين الأحماض القوية والضعيفة من خلال:

  • التفاعل مع معدن نشط: الحمض القوي يفرز الفقاعات بسرعة أكبر.
  • pH: يُقاس باستخدام جهاز قياس pH أو المؤشر العام. electrical conductivity: يوصل الحمض الق الكهرباء بشكل أفضل، لأنه يحتوي على أيونات أكثر.
  • التوصيل الكهربائي: يوصل الحمض الق الكهربائي بشكل أفضل، لأنه يحتوي على أيونات أكثر.
Explore · ⁨استكشف⁩

Strong vs weak acids · ⁨الأحماض القوية مقابل الأحماض الضعيفة⁩

A strong acid fully ionises (low pH); a weak acid only partly ionises, so at the same concentration its pH is higher. Slide to compare. · ⁨الحامض القوي يتأين كلياً (pH منخفض)؛ الحامض الضعيف يتأين جزئياً فقط، لذا عند نفس التركيز يكون pH أعلى. اسحب للمقارنة.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
acid/ˈæsɪd/ حمض
proton donor/ˈprəʊtɒn ˈdəʊnə/ مانح بروتون
base/beɪs/ القاعدة
proton acceptor/ˈprəʊtɒn əkˈseptə/ مستقبل بروتون
strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/ حمض قوي
strong base/strɒŋ beɪs/ قاعدة قوية
dissociated/dɪˈsəʊsɪeɪtɪd/ منفصل
weak acid/wiːk ˈæsɪd/ القاعدة المرافقة
weak base/wiːk beɪs/ قاعدة ضعيفة
universal indicator/ˌjuːnɪˈvɜːsl ˈɪndɪkeɪtə/ الكاشف العام
Neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ التعادل
salt/sɒlt/ ملح
7.2

Neutralisation, salts and titration curves · ⁨التعادل، الأملاح ومنحنيات المعايرة⁩

English

Neutralisation 中和 happens when the hydrogen ions from an acid react with the hydroxide ions from an alkali:

$$\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{l})$$

A salt 盐 is also formed, from the rest of the acid and base.

In a titration 滴定 you add one solution to another and follow the pH. The titration curve 滴定曲线 has a steep, almost vertical jump near the end point. The exact shape depends on whether each reactant is strong or weak.

To pick an indicator 指示剂, choose one whose colour change falls inside that steep jump. For a strong acid with a strong base most indicators work; for a weak acid with a strong base you need one that changes in the higher pH range.

العربية

التعادل يحدث عندما تتفاعل أيونات الهيدروجين من الحمض مع أيونات الهيدروكسيد من القاعدة:

$$\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{l})$$

يتشكل أيضاً ملح من بقايا الحمض والقاعدة.

في الترتيب الحجمي، تضيف محلولاً إلى آخر وتتبع الرقم الهيدروجيني (pH). يحتوي منحنى الترتيب الحجمي على قفزة حادة شبه عمودية عند نقطة النهاية. يعتمد الشكل الدقيق على ما إذا كان كل متفاعل قوياً أم ضعيفاً.

لاختيار الكاشف، اختر واحداً يكون تغير لونه داخل تلك القفزة الحادة. بالنسبة للحمض القوي مع القاعدة القوية، تعمل معظم الكواشف؛ أما الحمض الضعيف مع القاعدة القوية، فتحتاج إلى واحد يتغير في نطاق الرقم الهيدروجيني الأعلى.

منحنيان للترتيب الحجمي للرقم الهيدروجي مقابل القاعدة المضافة، كل منهما يحتوي على قفزة حادة عند نقطة النهاية؛ ينحني منحنى الحمض الضعيف عبر نطاق رقم هيدروجيني أعلى، مع تظليل شريط للكاشف
تحتوي منحنيات الترتيب الحجمي على قفزة حادة للرقم الهيدروجيني عند نقطة النهاية. تقع قفزة الحمض الضعيف في مستوى أعلى، لذا يجب أن يتغير لون الكاشف في ذلك النطاق
Explore · ⁨استكشف⁩

A titration curve · ⁨منحنى المعايرة⁩

Add alkali to acid and watch the pH climb. The steep jump is the equivalence point, where the acid is just neutralised. · ⁨أضف القلوي إلى الحمض وراقب ارتفاع الـ pH. القفز الحاد هو نقطة التكافؤ، حيث يتم تعادل الحمض تمامًا.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
titration/taɪˈtreɪʃn/ المعايرة
titration curve/taɪˈtreɪʃn kɜːv/ منحنى المعايرة
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ مؤشر
7.2

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Define dynamic equilibrium with all three points: forward and reverse rates equal, concentrations constant, closed system.
  • Answer Le Chatelier questions by stating the change, the direction of shift, and the reason; a catalyst does not shift the position (it speeds both rates).
  • Write $K_c$ as products over reactants, each raised to its balancing number; include state symbols to decide what appears.
  • Justify Haber/Contact conditions as a compromise between yield, rate and cost — do not just quote them.
  • Brønsted: acid = proton donor, base = proton acceptor; conjugate pairs differ by one $\text{H}^+$.
العربية
  • عرّف التوازن الديناميكي مع ذكر النقاط الثلاث: تساوي معدلات الاتجاه الأمامي والعكسي، ثبات التركيزات، نظام مغلق.
  • أجب عن أسئلة لوشاتيليه بذكر التغيير واتجاه الإزاحة والسبب؛ المحفز لا يزيح الموضع (بل يسرع المعدلين معاً).
  • اكتب $K_c$ كـ نواتج مقسومة على متفاعلات، مرفوعة لأس عددها عدد ذرات التوازن؛ تضمّن رموز الحالة لتحديد ما يظهر فيها.
  • برر شروط هابر/كونتاكت باعتبارها حل وسط بين العائد والمعدل والتكلفة — لا تقصدها فقط.
  • بروستيد: الحمض = مانح بروتون، القاعدة = مستقبل بروتون؛ الأزواج المترافقة تختلف بمقدار $\text{H}^+$ واحد.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP