Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩
Subjects · ⁨Môn học⁩

AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩

Tips · ⁨Mẹo⁩

AP Chemistry đi từ cấu trúc nguyên tử và tính chu kỳ qua liên kết hóa học và hình học phân tử, lực liên phân tử, stoichiometry và dung dịch, động học, nhiệt động lực học, cân bằng hóa học, axit và bazơ, cùng với điện hóa.主线 (dòng chảy贯穿) là giải thích ở cấp độ hạt: hầu hết mọi câu hỏi đều kết thúc bằng "hãy giải thích tại sao", và câu trả lời phải đề cập đến hạt, lực và năng lượng.

Hai khái niệm chiếm nhiều điểm nhất. Lực liên phân tử giải thích nhiệt độ sôi, độ tan và sắc ký. Nguyên lý Le Châtelier giải thích mọi sự dịch chuyển trong cân bằng. Hãy học kỹ cả hai để nắm vững phần lớn đề thi.

Một phép tính thiếu đơn vị và chữ số có nghĩa là câu trả lời chưa hoàn chỉnh.

Ghi chú tuân theo 9 đơn vị CED, mỗi đơn vị có ví dụ minh họa và các mối quan hệ được cung cấp trong bảng công thức của đề thi. Các bài FRQ và hướng dẫn chấm điểm từ các năm trước có trong thư viện — các câu hỏi dài trong hóa học đánh giá cao khả năng giải thích hành vi ở cấp độ hạt, nên các câu trả lời mẫu được viết theo phong cách đó.

  • 1

    Atomic Structure and Properties · ⁨Cấu trúc và Tính chất nguyên tử⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    1.1

    Moles and Molar Mass

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.1.A: Calculate quantities of a substance or its relative number of particles using dimensional analysis and the mole concept.

    • 1.1.A.1 One cannot count particles directly while performing laboratory work. Thus, there must be a connection between the masses of substances reacting and the actual number of particles undergoing chemical changes.
    • 1.1.A.2 Avogadro's number ($N_{\mathrm{A}} = 6.022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$) provides the connection between the number of moles in a pure sample of a substance and the number of constituent particles (or formula units) of that substance.
    • 1.1.A.3 Expressing the mass of an individual atom or molecule in atomic mass units (amu) is useful because the average mass in amu of one particle (atom or molecule) or formula unit of a substance will always be numerically equal to the molar mass of that substance in grams. Thus, there is a quantitative connection between the mass of a substance and the number of particles that the substance contains.
      • Equation: $n = m/M$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.1.A: Tính toán lượng chất hoặc số hạt tương đối của chất đó bằng phương pháp phân tích kích thước (dimensional analysis) và khái niệm mol.

    • 1.1.A.1 Không thể đếm trực tiếp các hạt khi thực hiện thí nghiệm trong phòng lab. Do đó, phải có mối liên hệ giữa khối lượng của các chất tham gia phản ứng và số lượng hạt thực tế đang trải qua biến đổi hóa học.
    • 1.1.A.2 Số Avogadro ($N_{\mathrm{A}} = 6.022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$) thiết lập mối liên hệ giữa số mol trong một mẫu chất tinh khiết và số hạt cấu thành (hoặc đơn vị công thức) của chất đó.
    • 1.1.A.3 Việc biểu thị khối lượng của một nguyên tử hay phân tử riêng lẻ theo đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) là hữu ích vì khối lượng trung bình (tính bằng amu) của một hạt (nguyên tử hoặc phân tử) hay đơn vị công thức của một chất luôn có giá trị số học bằng với khối lượng mol của chất đó tính bằng gam. Như vậy, tồn tại mối liên hệ định lượng giữa khối lượng của một chất và số hạt mà chất đó chứa đựng.
      • Phương trình: $n = m/M$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Because atoms are far too small to count, chemists count in moles 摩尔. One mole is Avogadro's number 阿伏伽德罗常数 of particles, $N_A=6.022\times10^{23}$. The molar mass 摩尔质量 (grams per mole, read off the periodic table) converts between mass and moles:

    $$n=\frac{m}{M}.$$
    Moles are the bridge between the lab (grams you weigh) and the equation (particles that react).

    The mole is the hub: convert between mass, particles, gas volume, and concentration
    The mole is the hub: convert between mass, particles, gas volume, and concentration

    Worked example. How many moles, and how many molecules, are in $36.0\ \text{g}$ of water ($M=18.0\ \text{g/mol}$)?

    $$n=\frac{m}{M}=\frac{36.0}{18.0}=2.0\ \text{mol},\qquad N=n\,N_A=2.0\times6.022\times10^{23}=1.2\times10^{24}\ \text{molecules}.$$

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Link mass, moles and molar mass · ⁨Liên kết khối lượng, mol và khối lượng mol⁩

    Molar mass $M$ is the bridge between the mass you weigh and the number of moles: $m = M \times n$. Because $M$ is fixed for a substance, mass is proportional to moles — double the moles, double the mass. · ⁨Khối lượng mol $M$ là cầu nối giữa khối lượng bạn cân và số mol: $m = M \times n$. Vì $M$ là hằng số đối với một chất, khối lượng tỷ lệ thuận với mol — gấp đôi số mol, gấp đôi khối lượng.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    moles/məʊlz/ mol
    Avogadro's number/ˌævəˈɡædrəʊz ˈnʌmbə/ Avogadro's number
    molar mass/ˈməʊlə mæs/ khối lượng mol
    1.2

    Mass Spectra of Elements

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.2.A: Explain the quantitative relationship between the mass spectrum of an element and the masses of the element's isotopes.

    • 1.2.A.1 The mass spectrum of a sample containing a single element can be used to determine the identity of the isotopes of that element and the relative abundance of each isotope in nature.
    • 1.2.A.2 The average atomic mass of an element can be estimated from the weighted average of the isotopic masses using the mass of each isotope and its relative abundance.
      • Exclusion Statement: Interpreting mass spectra of samples containing multiple elements or peaks arising from species other than singly charged monatomic ions will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.2.A: Giải thích mối quan hệ định lượng giữa phổ khối của một nguyên tố và khối lượng các đồng vị của nguyên tố đó.

    • 1.2.A.1 Phổ khối của một mẫu chứa một nguyên tố duy nhất có thể được sử dụng để xác định danh tính các đồng vị của nguyên tố đó cũng như độ phong phú tương đối của từng đồng vị trong tự nhiên.
    • 1.2.A.2 Khối lượng nguyên tử trung bình của một nguyên tố có thể được ước tính từ giá trị trung bình có trọng số của các khối lượng đồng vị, sử dụng khối lượng của mỗi đồng vị và độ phong phú tương đối của nó.
      • Tuyên bố loại trừ: Việc diễn giải phổ khối của các mẫu chứa nhiều nguyên tố hoặc các đỉnh phát sinh từ các loài khác ngoài ion đơn nguyên tử mang điện tích đơn sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Mass spectrometry

    A mass spectrometer 质谱仪 separates atoms by mass, giving a mass spectrum 质谱: peaks at each isotope 同位素 (same element, different neutron count) with heights showing their relative abundance 相对丰度. The element's average atomic mass is the abundance-weighted average of its isotope masses.

    Relative atomic mass is the abundance-weighted average of the isotopes
    Relative atomic mass is the abundance-weighted average of the isotopes
    The mass spectrum of chlorine: two isotopes with different abundances
    The mass spectrum of chlorine: two isotopes with different abundances

    Worked example. Chlorine is $75.8\%$ chlorine-35 and $24.2\%$ chlorine-37. Its average atomic mass is

    $$A_r=(35)(0.758)+(37)(0.242)=26.5+8.95=35.5.$$
    The average lies closer to $35$ because that isotope is more abundant – which is why the periodic-table value is $35.5$, not a whole number.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Explore isotopes — same element, different mass · ⁨Khám phá đồng vị — cùng nguyên tố, khối lượng khác nhau⁩

    Keep the protons fixed but change the neutrons to build the two chlorine isotopes ($^{35}$Cl and $^{37}$Cl). Same element, different mass — exactly the peaks a mass spectrum shows. · ⁨Giữ cố định proton nhưng thay đổi neutron để tạo ra hai đồng vị clo ($^{35}$Cl và $^{37}$Cl). Cùng nguyên tố, khác khối lượng — đúng là các đỉnh mà phổ khối lượng hiển thị.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    mass spectrometer/mæs spekˈtrɒmɪtə/ máy phổ khối
    mass spectrum/mæs ˈspektrəm/ phổ khối
    isotope/ˈaɪsətəʊp/ đồng vị
    relative abundance/ˈrelətɪv əˈbʌndəns/ độ phong phú tương đối
    1.3

    Elemental Composition of Pure Substances

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.3.A: Explain the quantitative relationship between the elemental composition by mass and the empirical formula of a pure substance.

    • 1.3.A.1 Some pure substances are composed of individual molecules, while others consist of atoms or ions held together in fixed proportions as described by a formula unit.
    • 1.3.A.2 According to the law of definite proportions, the ratio of the masses of the constituent elements in any pure sample of that compound is always the same.
    • 1.3.A.3 The chemical formula that lists the lowest whole number ratio of atoms of the elements in a compound is the empirical formula.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.3.A: Giải thích mối quan hệ định lượng giữa thành phần nguyên tố theo khối lượng và công thức thực nghiệm của một chất thuần túy.

    • 1.3.A.1 Một số chất thuần túy được cấu tạo từ các phân tử riêng lẻ, trong khi những chất khác bao gồm các nguyên tử hoặc ion được giữ chặt với nhau theo tỷ lệ cố định như được mô tả bởi đơn vị công thức.
    • 1.3.A.2 Theo định luật tỷ lệ xác định, tỷ lệ khối lượng của các nguyên tố cấu thành trong bất kỳ mẫu thuần túy nào của hợp chất đó luôn giống nhau.
    • 1.3.A.3 Công thức hóa học liệt kê tỷ lệ số nguyên tử tối giản của các nguyên tố trong hợp chất chính là công thức thực nghiệm.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    The percent composition 百分组成 of a compound is each element's mass fraction. From it you find the empirical formula 实验式 (simplest whole-number ratio of atoms) by converting each element's mass to moles and dividing by the smallest. The molecular formula 分子式 is a whole-number multiple of the empirical formula, found from the molar mass.

    Finding the empirical formula: mass to moles, divide by the smallest, read the ratio
    Finding the empirical formula: mass to moles, divide by the smallest, read the ratio

    Worked example. A compound is $40.0\%$ C, $6.7\%$ H, and $53.3\%$ O by mass. Assuming $100\ \text{g}$, convert each mass to moles and divide by the smallest:

    $$\text{C}:\frac{40.0}{12}=3.33,\quad \text{H}:\frac{6.7}{1}=6.7,\quad \text{O}:\frac{53.3}{16}=3.33 \;\xrightarrow{\div 3.33}\; 1:2:1,$$
    so the empirical formula is $\text{CH}_2\text{O}$. If the molar mass were $180\ \text{g/mol}$ ($=6\times30$), the molecular formula would be $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ – glucose.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    percent composition/pəˈsent ˌkɒmpəˈzɪʃn/ thành phần phần trăm
    empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ công thức đơn giản nhất
    molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ công thức phân tử
    1.4

    Composition of Mixtures

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.4.A: Explain the quantitative relationship between the elemental composition by mass and the composition of substances in a mixture.

    • 1.4.A.1 Pure substances contain atoms, molecules, or formula units of a single type. Mixtures contain atoms, molecules, or formula units of two or more types, whose relative proportions can vary.
    • 1.4.A.2 Elemental analysis can be used to determine the relative numbers of atoms in a substance and to determine its purity.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.4.A: Giải thích mối quan hệ định lượng giữa thành phần nguyên tố theo khối lượng và thành phần các chất trong một hỗn hợp.

    • 1.4.A.1 Chất thuần túy chứa các nguyên tử, phân tử hoặc đơn vị công thức của một loại duy nhất. Hỗn hợp chứa các nguyên tử, phân tử hoặc đơn vị công thức của hai loại trở lên, mà tỷ lệ tương đối của chúng có thể thay đổi.
    • 1.4.A.2 Phân tích nguyên tố có thể được sử dụng để xác định số lượng nguyên tử tương đối trong một chất và xác định độ tinh khiết của chất đó.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Unlike a pure compound, a mixture 混合物 has variable composition – its parts keep their own identities. Describe a mixture by the mass or mole fraction of each component; these do not follow a fixed formula. Spectroscopy (like PES or absorption) can measure how much of each component is present.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    mixture/ˈmɪkstʃə/ hỗn hợp
    1.5

    Atomic Structure and Electron Configuration

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.5.A: Represent the ground-state electron configuration of an atom of an element or its ions using the Aufbau principle.

    • 1.5.A.1 The atom is composed of negatively charged electrons and a positively charged nucleus that is made of protons and neutrons.
    • 1.5.A.2 Coulomb's law is used to calculate the force between two charged particles.
      • Equation: $F_{coulombic} \propto \dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
    • 1.5.A.3 In atoms and ions, the electrons can be thought of as being in "shells (energy levels)" and "subshells (sublevels)," as described by the ground-state electron configuration. Inner electrons are called core electrons, and outer electrons are called valence electrons. The electron configuration is explained by quantum mechanics, as delineated in the Aufbau principle and exemplified in the periodic table of the elements.
      • Exclusion Statement: The assignment of quantum numbers to electrons in subshells of an atom will not be assessed on the AP Exam.
    • 1.5.A.4 The relative energy required to remove an electron from different subshells of an atom or ion or from the same subshell in different atoms or ions (ionization energy) can be estimated through a qualitative application of Coulomb's law. This energy is related to the distance from the nucleus and the effective (shield) charge of the nucleus.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.5.A: Biểu diễn cấu hình electron trạng thái cơ bản của nguyên tử một nguyên tố hoặc các ion của nó bằng nguyên lý Aufbau.

    • 1.5.A.1 Nguyên tử bao gồm các electron mang điện âm và hạt nhân mang điện dương được cấu tạo từ proton và neutron.
    • 1.5.A.2 Định luật Coulomb được sử dụng để tính lực tương tác giữa hai hạt mang điện.
      • Phương trình: $F_{coulombic} \propto \dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
    • 1.5.A.3 Trong nguyên tử và ion, các electron có thể được xem như nằm trong "vỏ (mức năng lượng)" và "phân lớp (mức phân lớp)", như được mô tả bởi cấu hình electron trạng thái cơ bản. Các electron bên trong được gọi là electron lõi, và các electron bên ngoài được gọi là electron hóa trị. Cấu hình electron được giải thích bởi cơ học lượng tử, như được quy định trong nguyên lý Aufbau và minh họa trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.
      • Tuyên bố loại trừ: Việc gán các số lượng tử cho electron trong các phân lớp của nguyên tử sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.
    • 1.5.A.4 Năng lượng tương đối cần thiết để bứt một electron ra khỏi các phân lớp khác nhau của nguyên tử hoặc ion, hoặc ra khỏi cùng một phân lớp trong các nguyên tử hoặc ion khác (năng lượng ion hóa) có thể được ước tính thông qua việc áp dụng định luật Coulomb theo定性 (chất lượng). Năng lượng này liên quan đến khoảng cách từ hạt nhân và điện tích hiệu dụng (điện tích che chắn) của hạt nhân.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    An atom is a tiny nucleus 原子核 (protons and neutrons) surrounded by electrons in shells and subshells (s, p, d, f). The electron configuration 电子排布 lists how electrons fill these, lowest energy first (e.g. $1s^2\,2s^2\,2p^6$). The outermost, highest-energy electrons – the valence electrons 价电子 – control chemistry. Coulomb's law explains their energies: electrons closer to, and less shielded from, the nucleus are held more tightly.

    An atom: a tiny nucleus of protons and neutrons, with electrons in shells
    An atom: a tiny nucleus of protons and neutrons, with electrons in shells
    A row of nine burning dishes, each flame a different vivid colour — crimson, orange, yellow, green, blue, violet
    Flame tests: each metal ion gives its own colour because heat excites its electrons and, as they drop back down, they emit light of specific wavelengths

    Worked example. Write the electron configuration of sulfur ($Z=16$). Fill subshells in order until $16$ electrons are placed: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$. The $3s$ and $3p$ electrons (six in total) are the valence electrons, so sulfur tends to gain two electrons to complete its octet.

    The periodic table organises elements by atomic structure — electron configuration explains the patterns
    The periodic table organises elements by atomic structure — electron configuration explains the patterns
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Explore how electrons fill the shells · ⁨Khám phá cách electron điền vào các lớp vỏ⁩

    Change the atomic number $Z$ and watch the electrons fill the shells lowest-energy-first (the Aufbau principle 构造原理). The outermost electrons are the valence electrons that drive bonding. · ⁨Thay đổi số nguyên tử $Z$ và quan sát các electron lấp đầy các lớp năng lượng thấp nhất trước (nguyên lý Aufbau). Các electron ở lớp ngoài cùng là electron hóa trị, quyết định khả năng liên kết.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    nucleus/ˈnjuːklɪəs/ nhân
    electron configuration/ɪˈlektrɒn kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/ cấu hình electron
    valence electrons/ˈveɪləns ɪˈlektrɒnz/ electron hóa trị
    1.6

    Photoelectron Spectroscopy

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.6.A: Explain the relationship between the photoelectron spectrum of an atom or ion and: i. The ground-state electron configuration of the species. ii. The interactions between the electrons and the nucleus.

    • 1.6.A.1 The energies of the electrons in a given shell can be measured experimentally with photoelectron spectroscopy (PES). The position of each peak in the PES spectrum is related to the energy required to remove an electron from the corresponding subshell, and the relative height of each peak is (ideally) proportional to the number of electrons in that subshell.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.6.A: Giải thích mối quan hệ giữa phổ quang điện tử của một nguyên tử hoặc ion với: i. Cấu hình electron trạng thái cơ bản của loài đó. ii. Tương tác giữa các electron và hạt nhân.

    • 1.6.A.1 Năng lượng của các electron trong một vỏ xác định có thể được đo bằng thực nghiệm thông qua phổ quang điện tử (PES). Vị trí của mỗi đỉnh trên phổ PES liên quan đến năng lượng cần thiết để bứt một electron ra khỏi phân lớp tương ứng, và chiều cao tương đối của mỗi đỉnh (lý tưởng) tỷ lệ thuận với số lượng electron trong phân lớp đó.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Photoelectron spectroscopy 光电子能谱 (PES) measures the energy needed to remove electrons from each subshell. Each peak is a subshell: its position gives the binding energy (how tightly held) and its height gives the number of electrons in it. PES data let you read an element's electron configuration and confirm shell structure directly.

    Successive ionisation energies reveal the shell structure through big jumps
    Successive ionisation energies reveal the shell structure through big jumps
    The photoelectron spectrum of neon: one peak per subshell, height set by electron count
    The photoelectron spectrum of neon: one peak per subshell, height set by electron count
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Photoelectron spectroscopy/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɒn spekˈtrɒskəpi/ Quang phổ quang điện tử
    1.7

    Periodic Trends

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.7.A: Explain the relationship between trends in atomic properties of elements and electronic structure and periodicity.

    • 1.7.A.1 The organization of the periodic table is based on patterns of recurring properties of the elements, which are explained by patterns of ground-state electron configurations and the presence of completely or partially filled shells (and subshells) of electrons in atoms.
      • Exclusion Statement: Writing the electron configuration of elements that are exceptions to the aufbau principle will not be assessed on the AP Exam.
    • 1.7.A.2 Trends in atomic properties within the periodic table (periodicity) can be predicted by the position of the element on the periodic table and qualitatively understood using Coulomb's law, the shell model, and the concepts of shielding and effective nuclear charge. These properties include:
      • i. Ionization energy
      • ii. Atomic and ionic radii
      • iii. Electron affinity
      • iv. Electronegativity.
    • 1.7.A.3 The periodicity (in 1.7.A.2) is useful to predict/estimate values of properties in the absence of data.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.7.A: Giải thích mối quan hệ giữa các xu hướng về tính chất nguyên tử của các nguyên tố và cấu hình điện tử cũng như tính chu kỳ.

    • 1.7.A.1 Sự sắp xếp của bảng tuần hoàn dựa trên các mẫu lặp lại của các tính chất nguyên tố, điều này được giải thích bởi các mẫu của cấu hình electron trạng thái cơ bản và sự hiện diện của các vỏ (và phân lớp) electron được lấp đầy hoàn toàn hoặc một phần trong nguyên tử.
      • Câu loại trừ: Việc viết cấu hình electron của các nguyên tố là ngoại lệ đối với nguyên lý Aufbau sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.
    • 1.7.A.2 Các xu hướng về tính chất nguyên tử trong bảng tuần hoàn (tính chu kỳ) có thể được dự đoán dựa trên vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn và được giải thích định tính bằng định luật Coulomb, mô hình lớp vỏ electron, cùng các khái niệm về hiệu ứng chắn và điện tích hạt nhân hiệu dụng. Các tính chất này bao gồm:
      • i. Năng lượng ion hóa
      • ii. Bán kính nguyên tử và bán kính ion
      • iii. Affinity electron
      • iv. Điện âm.
    • 1.7.A.3 Tính chu kỳ (trong 1.7.A.2) hữu ích để dự đoán/ước lượng giá trị của các tính chất khi thiếu dữ liệu thực nghiệm.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Trends across the periodic table follow from nuclear charge and shielding:

    Electronegativity rises across a period and falls down a group
    Electronegativity rises across a period and falls down a group
    • Atomic radius 原子半径 decreases across a period (stronger pull) and increases down a group (more shells).
    • Ionization energy 电离能 (energy to remove an electron) increases across, decreases down – opposite to radius.
    • Electronegativity 电负性 (pull on shared electrons) increases across and up, toward fluorine.
    Periodic trends: how radius, ionization energy, and electronegativity change across and down
    Periodic trends: how radius, ionization energy, and electronegativity change across and down
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Explore atomic radius across a period · ⁨Khảo sát bán kính nguyên tử theo một chu kỳ⁩

    Step across Period 3 and watch the atomic radius shrink — each added proton raises the effective nuclear charge and pulls the same shell in tighter. · ⁨Di chuyển dọc theo Chu kỳ 3 và quan sát bán kính nguyên tử co lại — mỗi proton được thêm vào làm tăng điện tích hạt nhân hiệu dụng, kéo lớp vỏ này chặt chẽ hơn.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Atomic radius/əˈtɒmɪk ˈreɪdɪəs/ Bán kính nguyên tử
    Ionization energy/ˌaɪənaɪˈzeɪʃn ˈenədʒi/ Năng lượng ion hóa
    Electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/ Độ âm điện
    1.8

    Valence Electrons and Ionic Compounds

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 1.8.A: Explain the relationship between trends in the reactivity of elements and periodicity.

    • 1.8.A.1 The likelihood that two elements will form a chemical bond is determined by the interactions between the valence electrons and nuclei of elements.
    • 1.8.A.2 Elements in the same column of the periodic table tend to form analogous compounds.
    • 1.8.A.3 Typical charges of atoms in ionic compounds are governed by the number of valence electrons and predicted by their location on the periodic table.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 1.8.A: Giải thích mối quan hệ giữa xu hướng phản ứng của các nguyên tố và tính chu kỳ.

    • 1.8.A.1 Khả năng hai nguyên tố tạo thành liên kết hóa học phụ thuộc vào sự tương tác giữa electron hóa trị và hạt nhân của các nguyên tố đó.
    • 1.8.A.2 Các nguyên tố nằm trong cùng một cột của bảng tuần hoàn có xu hướng tạo ra các hợp chất tương tự nhau.
    • 1.8.A.3 Điện tích điển hình của các nguyên tử trong hợp chất ion được quy định bởi số lượng electron hóa trị và được dự đoán dựa trên vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Atoms gain, lose, or share valence electrons to reach stable configurations. Metals (low ionization energy) lose electrons to form cations 阳离子; nonmetals gain electrons to form anions 阴离子. Oppositely charged ions attract into an ionic compound 离子化合物, whose formula balances the charges to make the whole neutral. For example, aluminium ($3+$) and oxide ($2-$) combine as $\text{Al}_2\text{O}_3$ so the $+6$ and $-6$ cancel.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Watch an ionic bond form by electron transfer · ⁨Quan sát sự hình thành liên kết ion bằng cách chuyển giao electron⁩

    A metal gives up its valence electron(s) and a non-metal takes them, so both reach a full shell. The atoms become oppositely charged ions that attract — that electrostatic pull is the ionic bond. · ⁨Một kim loại nhường electron hóa trị của nó và một phi kim nhận chúng, để cả hai đều đạt lớp vỏ đầy đủ. Các nguyên tử trở thành các ion mang điện tích trái dấu hút nhau — lực hút tĩnh điện đó chính là liên kết ion.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    cations/ˈkætaɪənz/ cation
    anions/ˈænaɪənz/ anion
    ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ hợp chất ion
    1.8

    Exam tips

    • Use the mole as the hub: convert grams↔moles with $n=m/M$ and moles↔particles with Avogadro's number.
    • Relative atomic mass is the abundance-weighted average of the isotopes — it lies closer to the more abundant one, not halfway.
    • For an empirical formula, turn each element's mass into moles and divide by the smallest; scale up to whole numbers.
    • Read periodic trends from nuclear charge and shielding: atomic radius decreases across a period, ionisation energy and electronegativity increase across (and up).
    • Fill electron configurations in energy order; the outer valence electrons control the chemistry.
  • 2

    Compound Structure and Properties · ⁨Cấu trúc hợp chất và Tính chất⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    2.1

    Types of Chemical Bonds

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.1.A: Explain the relationship between the type of bonding and the properties of the elements participating in the bond.

    • 2.1.A.1 Electronegativity values for the representative elements increase going from left to right across a period and decrease going down a group. These trends can be understood qualitatively through the electronic structure of the atoms, the shell model, and Coulomb's law.
    • 2.1.A.2 Valence electrons shared between atoms of similar electronegativity constitute a nonpolar covalent bond. For example, bonds between carbon and hydrogen are effectively nonpolar even though carbon is slightly more electronegative than hydrogen.
    • 2.1.A.3 Valence electrons shared between atoms of unequal electronegativity constitute a polar covalent bond.
      • i. The atom with a higher electronegativity will develop a partial negative charge relative to the other atom in the bond.
      • ii. In single bonds, greater differences in electronegativity lead to greater bond dipoles.
      • iii. All polar bonds have some ionic character, and the difference between ionic and covalent bonding is not distinct but rather a continuum.
    • 2.1.A.4 The difference in electronegativity is not the only factor in determining if a bond should be designated as ionic or covalent. Generally, bonds between a metal and nonmetal are ionic, and bonds between two nonmetals are covalent. Examination of the properties of a compound is the best way to characterize the type of bonding.
    • 2.1.A.5 In a metallic solid, the valence electrons from the metal atoms are considered to be delocalized and not associated with any individual atom.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.1.A: Giải thích mối quan hệ giữa loại liên kết và tính chất của các nguyên tố tham gia liên kết.

    • 2.1.A.1 Giá trị điện âm của các nguyên tố đại diện tăng dần từ trái sang phải theo một chu kỳ và giảm dần từ trên xuống dưới theo một nhóm. Các xu hướng này có thể được giải thích định tính thông qua cấu hình electron của nguyên tử, mô hình lớp vỏ và định luật Coulomb.
    • 2.1.A.2 Electron hóa trị được chia sẻ giữa các nguyên tử có độ điện âm tương đương tạo thành liên kết cộng hóa trị không phân cực. Ví dụ, liên kết giữa carbon và hydro gần như không phân cực mặc dù carbon có độ điện âm cao hơn một chút so với hydro.
    • 2.1.A.3 Electron hóa trị được chia sẻ giữa các nguyên tử có độ điện âm khác nhau tạo thành liên kết cộng hóa trị phân cực.
      • i. Nguyên tử có độ điện âm cao hơn sẽ mang điện tích âm một phần so với nguyên tử kia trong liên kết.
      • ii. Trong các liên kết đơn, sự chênh lệch lớn hơn về độ điện âm dẫn đến moment dipole liên kết lớn hơn.
      • iii. Tất cả các liên kết phân cực đều có một phần tính chất ion, và sự phân biệt giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trị không rõ ràng mà là một continuum (dãy liên tục).
    • 2.1.A.4 Sự chênh lệch về độ điện âm không phải là yếu tố duy nhất quyết định việc một liên kết nên được phân loại là ion hay cộng hóa trị. Nói chung, liên kết giữa kim loại và phi kim thường là liên kết ion, còn liên kết giữa hai phi kim thường là liên kết cộng hóa trị. Việc xem xét tính chất của hợp chất là cách tốt nhất để xác định loại liên kết.
    • 2.1.A.5 Trong chất rắn kim loại, electron hóa trị từ các nguyên tử kim loại được coi là phân tán rộng rãi và không gắn liền với bất kỳ nguyên tử riêng lẻ nào.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Sodium chloride crystals: ionic solids form a lattice of oppositely charged ions
    Sodium chloride crystals: ionic solids form a lattice of oppositely charged ions

    A chemical bond 化学键 is an attraction that holds atoms together. Which type forms depends on the atoms' electronegativities:

    Ionic bonding: a metal transfers its outer electrons to a non-metal
    Ionic bonding: a metal transfers its outer electrons to a non-metal
    • Ionic bond 离子键: electrons transfer from a metal to a nonmetal (large electronegativity difference).
    • Covalent bond 共价键: nonmetals share electrons (small difference). A big-but-not-huge difference gives a polar covalent 极性共价 bond.
    • Metallic bond 金属键: metal atoms share a "sea" of mobile electrons.
    A diamond crystal: giant covalent networks explain extreme hardness and high melting points
    A diamond crystal: giant covalent networks explain extreme hardness and high melting points
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Form an ionic bond by electron transfer · ⁨Tạo liên kết ion bằng cách chuyển giao electron⁩

    An ionic bond forms when a metal gives electrons to a non-metal, making oppositely charged ions that attract; a covalent bond shares electrons instead. · ⁨Một liên kết ion hình thành khi kim loại nhường electron cho phi kim, tạo ra các ion trái dấu hút nhau; ngược lại, liên kết cộng hóa trị chia sẻ electron.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    chemical bond/ˈkemɪkl bɒnd/ liên kết hóa học
    Ionic bond/aɪˈɒnɪk bɒnd/ liên kết ion
    Covalent bond/ˈkəʊvələnt bɒnd/ Liên kết cộng hóa trị
    polar covalent/ˈpəʊlə ˈkəʊvələnt/ liên kết cộng hóa trị phân cực
    Metallic bond/məˈtælɪk bɒnd/ liên kết kim loại
    2.2

    Intramolecular Force and Potential Energy

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.2.A: Represent the relationship between potential energy and distance between atoms, based on factors that influence the interaction strength.

    • 2.2.A.1 A graph of potential energy versus the distance between atoms (internuclear distance) is a useful representation for describing the interactions between atoms. Such graphs illustrate both the equilibrium bond length (the separation between atoms at which the potential energy is lowest) and the bond energy (the energy required to separate the atoms).
    • 2.2.A.2 In a covalent bond, the bond length is influenced by both the size of the atom's core and the bond order (i.e., single, double, triple). Bonds with a higher order are shorter and have larger bond energies.
    • 2.2.A.3 Coulomb's law can be used to understand the strength of interactions between cations and anions.
      • i. Because the interaction strength is proportional to the charge on each ion, larger charges lead to stronger interactions.
      • ii. Because the interaction strength increases as the distance between the centers of the ions (nuclei) decreases, smaller ions lead to stronger interactions.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.2.A: Biểu diễn mối quan hệ giữa thế năng và khoảng cách giữa các nguyên tử, dựa trên các yếu tố ảnh hưởng đến độ mạnh của tương tác.

    • 2.2.A.1 Đồ thị biểu diễn thế năng theo khoảng cách giữa các nguyên tử (khoảng cách giữa hai hạt nhân) là công cụ biểu diễn hữu ích để mô tả tương tác giữa các nguyên tử. Các đồ thị này minh họa cả độ dài liên kết cân bằng (khoảng cách giữa các nguyên tử tại đó thế năng đạt mức thấp nhất) và năng lượng liên kết (năng lượng cần thiết để tách rời các nguyên tử).
    • 2.2.A.2 Trong liên kết cộng hóa trị, độ dài liên kết chịu ảnh hưởng bởi cả kích thước lõi của nguyên tử và bậc liên kết (tức là đơn, đôi, ba). Các liên kết có bậc cao hơn có độ dài ngắn hơn và năng lượng liên kết lớn hơn.
    • 2.2.A.3 Định luật Coulomb có thể được sử dụng để hiểu độ mạnh của tương tác giữa cation và anion.
      • i. Vì độ mạnh tương tác tỷ lệ thuận với điện tích của mỗi ion, điện tích càng lớn thì tương tác càng mạnh.
      • ii. Vì độ mạnh tương tác tăng lên khi khoảng cách giữa tâm của các ion (hạt nhân) giảm đi, các ion nhỏ hơn dẫn đến tương tác mạnh hơn.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    As two atoms approach, a potential energy 势能 curve captures the balance of attraction and repulsion. It dips to a minimum at the bond length 键长 (the stable separation) whose depth is the bond energy 键能. Shorter, stronger bonds sit in deeper, tighter wells; more shared pairs (double, triple bonds) give shorter, stronger bonds.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ thế năng
    bond length/bɒnd leŋθ/ chiều dài liên kết
    bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ năng lượng liên kết
    2.3

    Structure of Ionic Solids

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.3.A: Represent an ionic solid with a particulate model that is consistent with Coulomb's law and the properties of the constituent ions.

    • 2.3.A.1 The cations and anions in an ionic crystal are arranged in a systematic, periodic 3-D array that maximizes the attractive forces among cations and anions while minimizing the repulsive forces.
      • Exclusion statement: Knowledge of specific crystal structures is not essential to an understanding of the learning objective and will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.3.A: Biểu diễn một chất rắn ion bằng mô hình hạt phù hợp với định luật Coulomb và tính chất của các ion cấu thành.

    • 2.3.A.1 Các cation và anion trong tinh thể ion được sắp xếp theo mạng lưới 3-D có tính hệ thống và chu kỳ, nhằm tối đa hóa lực hút giữa các cation và anion đồng thời tối thiểu hóa lực đẩy.
      • Câu loại trừ: Kiến thức về các cấu trúc tinh thể cụ thể không cần thiết cho việc hiểu mục tiêu học tập và sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    An ionic solid 离子固体 is a repeating 3-D lattice 晶格 of alternating cations and anions, held by strong electrostatic attraction. This explains their high melting points, brittleness, and why they conduct only when molten or dissolved (ions freed to move). The lattice energy rises with larger ion charges and smaller ions, so MgO (both $2+/2-$) melts far higher than NaCl (both $1+/1-$).

    Ions pack into a giant lattice of alternating positive and negative ions
    Ions pack into a giant lattice of alternating positive and negative ions
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    ionic solid/aɪˈɒnɪk ˈsɒlɪd/ rắn ion
    lattice/ˈlætɪs/ mạng tinh thể
    2.4

    Structure of Metals and Alloys

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.4.A: Represent a metallic solid and/or alloy using a model to show essential characteristics of the structure and interactions present in the substance.

    • 2.4.A.1 Metallic bonding can be represented as an array of positive metal ions surrounded by delocalized valence electrons (i.e., a "sea of electrons").
    • 2.4.A.2 Interstitial alloys form between atoms of significantly different radii, where the smaller atoms fill the interstitial spaces between the larger atoms (e.g., with steel in which carbon occupies the interstices in iron).
    • 2.4.A.3 Substitutional alloys form between atoms of comparable radius, where one atom substitutes for the other in the lattice. (e.g., in certain brass alloys, other elements, usually zinc, substitute for copper.)
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.4.A: Biểu diễn một chất rắn kim loại và/hoặc hợp kim bằng mô hình để hiển thị các đặc điểm cấu trúc và tương tác cơ bản tồn tại trong vật chất.

    • 2.4.A.1 Liên kết kim loại có thể được biểu diễn dưới dạng mạng lưới các ion kim loại dương được bao quanh bởi các electron hóa trị phân tán rộng rãi (tức là "biển electron").
    • 2.4.A.2 Hợp kim xen kẽ hình thành giữa các nguyên tử có bán kính khác biệt đáng kể, nơi các nguyên tử nhỏ lấp đầy các khoảng trống xen kẽ giữa các nguyên tử lớn (ví dụ: thép, trong đó carbon chiếm các vị trí xen kẽ trong sắt).
    • 2.4.A.3 Hợp kim thay thế hình thành giữa các nguyên tử có bán kính tương đương, trong đó một nguyên tử thay thế cho nguyên tử kia trong mạng tinh thể. (Ví dụ: trong một số hợp kim đồng thau, các nguyên tố khác, thường là kẽm, thay thế cho đồng.)

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    In a metal, cations sit in a lattice bathed in delocalized 离域 electrons, which explains conductivity, malleability, and luster. An alloy 合金 mixes metals: a substitutional alloy swaps in similar-sized atoms; an interstitial alloy (like steel) fits small atoms into the gaps, making it harder.

    Different-sized atoms in an alloy stop the layers sliding, so it is harder
    Different-sized atoms in an alloy stop the layers sliding, so it is harder
    Metallic bonding: positive ions in a sea of delocalised electrons
    Metallic bonding: positive ions in a sea of delocalised electrons
    Native copper: metallic bonding gives a shiny, malleable solid with delocalised electrons
    Native copper: metallic bonding gives a shiny, malleable solid with delocalised electrons
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Slide layers in a metallic lattice · ⁨Trượt các lớp trong mạng tinh thể kim loại⁩

    A metal is positive ions in a sea of delocalised electrons. The layers can slide without breaking the bond, so metals are malleable and conduct. · ⁨Một kim loại là các ion dương nằm trong biển electron không định vị. Các lớp có thể trượt lên nhau mà không làm gãy liên kết, vì vậy kim loại có tính dãn và dẫn điện tốt.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    delocalized/dɪˈlɒkəlaɪzd/ phi định vị
    alloy/ˈælɔɪ/ hợp kim
    2.5

    Lewis Diagrams

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.5.A: Represent a molecule with a Lewis diagram.

    • 2.5.A.1 Lewis diagrams can be constructed according to an established set of principles.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.5.A: Biểu diễn một phân tử bằng sơ đồ Lewis.

    • 2.5.A.1 Sơ đồ Lewis có thể được xây dựng theo một bộ nguyên tắc đã được thiết lập.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    A Lewis diagram 路易斯结构 shows valence electrons as bonding pairs and lone pairs 孤对电子, giving most atoms an octet 八隅体 (8 valence electrons; H wants 2). Steps: count total valence electrons, connect atoms with single bonds, complete octets on outer atoms, then form multiple bonds if the central atom is short.

    Dot-and-cross diagrams show the bonding pairs and lone pairs in a molecule
    Dot-and-cross diagrams show the bonding pairs and lone pairs in a molecule

    Worked example. Draw carbon dioxide, $\text{CO}_2$. Total valence electrons $=4+2(6)=16$. Put C in the centre; single bonds to each O use $4$ electrons and leave the outer O atoms short. Completing octets forces two double bonds, $\text{O}=\text{C}=\text{O}$: each O then has two lone pairs, C has none, and all $16$ electrons are placed with every atom at an octet.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Lewis diagram/ˈluːɪs ˈdaɪəɡræm/ sơ đồ Lewis
    lone pairs/ləʊn peəz/ cặp electron đơn lẻ
    octet/ɒkˈtet/ bát tử
    2.6

    Resonance and Formal Charge

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.6.A: Represent a molecule with a Lewis diagram that accounts for resonance between equivalent structures or that uses formal charge to select between nonequivalent structures.

    • 2.6.A.1 In cases where more than one equivalent Lewis structure can be constructed, resonance must be included as a refinement to the Lewis structure. In many such cases, this refinement is needed to provide qualitatively accurate predictions of molecular structure and properties.
    • 2.6.A.2 The octet rule and formal charge can be used as criteria for determining which of several possible valid Lewis diagrams provides the best model for predicting molecular structure and properties.
    • 2.6.A.3 As with any model, there are limitations to the use of the Lewis structure model, particularly in cases with an odd number of valence electrons.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.6.A: Biểu diễn một phân tử bằng sơ đồ Lewis có tính đến sự cộng hưởng giữa các cấu trúc tương đương hoặc sử dụng điện tích formal để lựa chọn giữa các cấu trúc không tương đương.

    • 2.6.A.1 Trong trường hợp có thể xây dựng hơn một sơ đồ Lewis tương đương, sự cộng hưởng phải được bao gồm như một sự tinh chỉnh đối với sơ đồ Lewis. Trong nhiều trường hợp như vậy, sự tinh chỉnh này là cần thiết để cung cấp những dự đoán định tính chính xác về cấu trúc và tính chất của phân tử.
    • 2.6.A.2 Quy tắc bát tử và điện tích formal có thể được sử dụng làm tiêu chí để xác định xem trong số nhiều sơ đồ Lewis hợp lệ khả thi nào cung cấp mô hình tốt nhất để dự đoán cấu trúc và tính chất của phân tử.
    • 2.6.A.3 Tương tự như bất kỳ mô hình nào, việc sử dụng mô hình sơ đồ Lewis cũng có những hạn chế, đặc biệt là trong các trường hợp có số lượng electron hóa trị lẻ.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    When two or more valid Lewis diagrams differ only in electron placement, the true structure is an average – resonance 共振. Formal charge 形式电荷 (valence electrons minus lone-pair electrons minus half the bonding electrons) picks the best structure: the one with formal charges closest to zero, and any negative charge on the most electronegative atom.

    Worked example. Assign formal charges in the nitrate ion, $\text{NO}_3^{-}$ (one double bond, two single bonds). For N (4 bonds, no lone pairs): $5-0-4=+1$. For the double-bonded O (2 lone pairs): $6-4-2=0$. For each single-bonded O (3 lone pairs): $6-6-1=-1$. The total is $+1+0+(-1)+(-1)=-1$, matching the ion's overall charge – a good check that the structure is drawn correctly. Because the three O atoms are equivalent by resonance, the real ion has three identical bonds.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    resonance/ˈrezənəns/ cộng hưởng
    Formal charge/ˈfɔːml tʃɑːdʒ/ Điện tích hình thức
    2.7

    VSEPR and Bond Hybridization

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 2.7.A: Based on the relationship between Lewis diagrams, VSEPR theory, bond orders, and bond polarities:

    • i. Explain structural properties of molecules.

    • ii. Explain electron properties of molecules.

    • 2.7.A.1 VSEPR theory uses the Coulombic repulsion between electrons as a basis for predicting the arrangement of electron pairs around a central atom.

    • 2.7.A.2 Both Lewis diagrams and VSEPR theory must be used for predicting electronic and structural properties of many covalently bonded molecules and polyatomic ions, including the following:

      • i. Molecular geometry (linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal pyramidal, bent, trigonal bipyramidal, seesaw, T-shaped, octahedral, square pyramidal, square planar)
      • ii. Bond angles
      • iii. Relative bond energies based on bond order
      • iv. Relative bond lengths (multiple bonds, effects of atomic radius)
      • v. Presence of a dipole moment
      • vi. Hybridization of valence orbitals for atoms within a molecule or polyatomic ion
    • 2.7.A.3 The terms "hybridization" and "hybrid atomic orbital" are used to describe the arrangement of electrons around a central atom. When the central atom is $sp$ hybridized, its ideal bond angles are $180°$; for $sp^2$ hybridized atoms the bond angles are $120°$; and for $sp^3$ hybridized atoms the bond angles are $109.5°$.

      • Exclusion statement: An understanding of the derivation and depiction of hybrid orbitals will not be assessed on the AP Exam. The course includes the distinction between sigma and pi bonding, the use of VSEPR to explain the shapes of molecules, and the $sp$, $sp^2$, and $sp^3$ nomenclature.
      • Exclusion statement: Hybridization involving d orbitals will not be assessed on the AP Exam. When an atom has more than four pairs of electrons surrounding the central atom, students are only responsible for the shape of the resulting molecule.
    • 2.7.A.4 Bond formation is associated with overlap between atomic orbitals. In multiple bonds, such overlap leads to the formation of both sigma and pi bonds. The overlap is stronger in sigma than pi bonds, which is reflected in sigma bonds having greater bond energy than pi bonds. The presence of a pi bond also prevents the rotation of the bond and leads to geometric isomers.

      • Exclusion statement: Molecular orbital theory is recommended as a way to provide deeper insight into bonding. However, the AP Exam will neither explicitly assess molecular orbital diagrams, filling of molecular orbitals, nor the distinction between bonding, nonbonding, and antibonding orbitals.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 2.7.A: Dựa trên mối quan hệ giữa sơ đồ Lewis, lý thuyết VSEPR, bậc liên kết và độ phân cực liên kết:

    • i. Giải thích các tính chất cấu trúc của phân tử.

    • ii. Giải thích các tính chất điện tử của phân tử.

    • 2.7.A.1 Lý thuyết VSEPR sử dụng lực đẩy Coulomb giữa các electron làm cơ sở để dự đoán sự sắp xếp của các cặp electron xung quanh nguyên tử trung tâm.

    • 2.7.A.2 Cả sơ đồ Lewis và lý thuyết VSEPR đều phải được sử dụng để dự đoán các tính chất điện tử và cấu trúc của nhiều phân tử liên kết cộng hóa trị và ion đa nguyên tử, bao gồm các trường hợp sau:

      • i. Hình dạng phân tử (dạng đường thẳng, phẳng tam giác, tứ diện, tam giác chóp, cong, lưỡng trụ ba mặt phẳng, dạng bàn đạp, dạng chữ T, bát diện, chóp bình phương, phẳng vuông)
      • ii. Góc liên kết
      • iii. Năng lượng liên kết tương đối dựa trên bậc liên kết
      • iv. Chiều dài liên kết tương đối (liên kết bội, ảnh hưởng của bán kính nguyên tử)
      • v. Sự tồn tại của moment dipole
      • vi. Sự lai hóa của orbital hóa trị cho các nguyên tử bên trong một phân tử hoặc ion đa nguyên tử
    • 2.7.A.3 Các thuật ngữ " lai hóa" và " orbital nguyên tử lai" được dùng để mô tả sự sắp xếp electron xung quanh nguyên tử trung tâm. Khi nguyên tử trung tâm lai hóa $sp$, góc liên kết lý tưởng của nó là $180°$; đối với nguyên tử lai hóa $sp^2$, góc liên kết là $120°$; và đối với nguyên tử lai hóa $sp^3$, góc liên kết là $109.5°$.

      • Thông báo loại trừ: Việc hiểu cách suy luận và biểu diễn các orbital lai sẽ không được kiểm tra trong Kỳ thi AP. Chương trình bao gồm sự phân biệt giữa liên kết sigma và pi, việc sử dụng VSEPR để giải thích hình dạng của phân tử, và danh pháp $sp$, $sp^2$ và $sp^3$.
      • Thông báo loại trừ: Sự lai hóa liên quan đến orbital d sẽ không được kiểm tra trong Kỳ thi AP. Khi một nguyên tử có nhiều hơn bốn cặp electron bao quanh nguyên tử trung tâm, học sinh chỉ chịu trách nhiệm về hình dạng của phân tử tạo thành.
    • 2.7.A.4 Sự hình thành liên kết đi kèm với sự chồng lấp giữa các orbital nguyên tử. Trong các liên kết bội, sự chồng lấp này dẫn đến sự hình thành cả liên kết sigma và liên kết pi. Sự chồng lấp mạnh hơn trong liên kết sigma so với liên kết pi, điều này phản ánh qua việc liên kết sigma có năng lượng liên kết lớn hơn liên kết pi. Sự hiện diện của liên kết pi cũng ngăn cản sự quay của liên kết và dẫn đến sự tồn tại của đồng phân hình học.

      • Thông báo loại trừ: Lý thuyết orbital phân tử được khuyến nghị như một cách để cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về liên kết. Tuy nhiên, Kỳ thi AP sẽ không đánh giá trực tiếp các sơ đồ orbital phân tử, sự lấp đầy orbital phân tử, cũng như sự phân biệt giữa orbital liên kết, phi liên kết và antibonding.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    VSEPR: molecular shapes

    VSEPR 价层电子对互斥 theory predicts shape: electron pairs (bonds and lone pairs) around a central atom spread out as far apart as possible. Counting electron domains gives the geometry (linear, trigonal planar, tetrahedral, …); lone pairs push bonds closer, bending the shape. Hybridization 杂化 ($sp$, $sp^2$, $sp^3$) describes the mixed orbitals matching that geometry. Molecular shape and bond polarity together decide whether the whole molecule is polar.

    Hybridisation and shape: sp3 tetrahedral, sp2 planar, sp linear
    Hybridisation and shape: sp3 tetrahedral, sp2 planar, sp linear
    The common VSEPR shapes and their bond angles
    The common VSEPR shapes and their bond angles

    Worked example. Predict the shape of ammonia, $\text{NH}_3$. Nitrogen has $3$ bonding pairs and $1$ lone pair – four electron domains, so the electron geometry is tetrahedral and the hybridization is $sp^3$. The lone pair is invisible in the shape but still pushes the bonds together, so the molecular shape is trigonal pyramidal with a bond angle of about $107^{\circ}$ (a little less than the ideal $109.5^{\circ}$). The three N–H dipoles do not cancel, so the molecule is polar.

    Bonds form when atomic orbitals overlap. Every single bond is one sigma bond σ键 – orbitals overlapping head-on along the line joining the two atoms. A multiple bond adds a pi bond π键, made by $p$ orbitals overlapping sideways above and below that line: a double bond is one sigma + one pi, a triple bond one sigma + two pi. Head-on overlap is more effective, so a sigma bond is stronger (higher bond energy) than a pi bond – which is why a double bond is stronger than a single bond but not twice as strong. A pi bond also locks the two atoms so they cannot rotate about the bond; a C=C double bond therefore has fixed cis and trans forms – geometric isomers 几何异构体 that a freely-rotating single bond could never show.

    Worked example. Count the bonds in ethene, $\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2$. The four C–H bonds are single bonds (one sigma each); the C=C is one sigma plus one pi. So ethene has 5 sigma and 1 pi bond, and that single pi bond is exactly what stops the two $\text{CH}_2$ ends from twisting relative to each other.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Predict molecular shape with VSEPR · ⁨Dự đoán hình dạng phân tử bằng VSEPR⁩

    VSEPR: electron pairs repel and spread as far apart as possible, setting the molecule's shape. Add bonding and lone pairs and watch the geometry change. · ⁨VSEPR: các cặp electron đẩy nhau và phân bố xa nhau nhất có thể, quy định hình dạng phân tử. Thêm các cặp liên kết và cặp electron tự do để quan sát sự thay đổi của hình học.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    VSEPR/ˈvespə/ VSEPR
    Hybridization/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ lai hóa
    sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ liên kết sigma
    pi bond/paɪ bɒnd/ liên kết pi
    geometric isomers/ˌdʒiːəʊˈmetrɪk ˈaɪsəməz/ đồng phân hình học
    2.7

    Exam tips

    • Decide the bond type from the atoms: ionic (metal + non-metal, electron transfer), covalent (non-metals, sharing), metallic (sea of delocalised electrons).
    • An ionic solid conducts only when molten or dissolved (ions free to move), never as a solid.
    • Draw Lewis structures to satisfy the octet (H wants 2), then use VSEPR — electron pairs spread as far apart as possible — to predict the shape.
    • Lone pairs take up space and push bonds closer, bending the shape (water is bent, ammonia pyramidal).
    • A molecule can have polar bonds yet be non-polar overall if its symmetry makes the dipoles cancel ($\text{CO}_2$).
    • A single bond is 1 sigma bond; a double bond is 1 sigma + 1 pi, a triple bond 1 sigma + 2 pi. Sigma is stronger than pi, and a pi bond blocks rotation, giving cis/trans geometric isomers.
  • 3

    Properties of Substances and Mixtures · ⁨Tính chất của Chất và Hỗn hợp⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    3.1

    Intermolecular and Interparticle Forces

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.1.A: Explain the relationship between the chemical structures of molecules and the relative strength of their intermolecular forces when: i. The molecules are of the same chemical species. ii. The molecules are of two different chemical species.

    • 3.1.A.1 London dispersion forces are a result of the Coulombic interactions between temporary, fluctuating dipoles. London dispersion forces are often the strongest net intermolecular force between large molecules.
      • i. Dispersion forces increase with increasing contact area between molecules and with increasing polarizability of the molecules.
      • ii. The polarizability of a molecule increases with an increasing number of electrons in the molecule and the size of the electron cloud. It is enhanced by the presence of pi bonding.
      • iii. The term "London dispersion forces" should not be used synonymously with the term "van der Waals forces."
    • 3.1.A.2 The dipole moment of a polar molecule leads to additional interactions with other chemical species.
      • i. Dipole-induced dipole interactions are present between a polar and nonpolar molecule. These forces are always attractive. The strength of these forces increases with the magnitude of the dipole of the polar molecule and with the polarizability of the nonpolar molecule.
      • ii. Dipole-dipole interactions are present between polar molecules. The interaction strength depends on the magnitudes of the dipoles and their relative orientation. Interactions between polar molecules are typically greater than those between nonpolar molecules of comparable size because these interactions act in addition to London dispersion forces.
      • iii. Ion-dipole forces of attraction are present between ions and polar molecules. These tend to be stronger than dipole-dipole forces.
    • 3.1.A.3 The relative strength and orientation dependence of dipole-dipole and ion-dipole forces can be understood qualitatively by considering the sign of the partial charges responsible for the molecular dipole moment, and how these partial charges interact with an ion or with an adjacent dipole.
    • 3.1.A.4 Hydrogen bonding is a strong type of intermolecular interaction that exists when hydrogen atoms covalently bonded to the highly electronegative atoms (N, O, and F) are attracted to the negative end of a dipole formed by the electronegative atom (N, O, and F) in a different molecule, or a different part of the same molecule.
    • 3.1.A.5 In large biomolecules, noncovalent interactions may occur between different molecules or between different regions of the same large biomolecule.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.1.A: Giải thích mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học của phân tử và độ tương đối của lực liên phân tử của chúng khi: i. Các phân tử thuộc cùng một loài hóa học. ii. Các phân tử thuộc hai loài hóa học khác nhau.

    • 3.1.A.1 Lực phân tán London là kết quả của các tương tác Coulomb giữa các dipole tạm thời, dao động. Lực phân tán London thường là lực liên phân tử tổng hợp mạnh nhất giữa các phân tử lớn.
      • i. Lực phân tán tăng lên khi diện tích tiếp xúc giữa các phân tử tăng lên và khi độ phân cực của các phân tử tăng lên.
      • ii. Độ phân cực của một phân tử tăng lên khi số lượng electron trong phân tử tăng lên và kích thước của mây electron tăng lên. Nó được tăng cường bởi sự hiện diện của liên kết pi.
      • iii. Thuật ngữ "lực phân tán London" không nên được sử dụng đồng nghĩa với thuật ngữ "lực van der Waals".
    • 3.1.A.2 Moment dipole của một phân tử phân cực dẫn đến các tương tác bổ sung với các loài hóa học khác.
      • i. Tương tác dipole-cảm ứng dipole tồn tại giữa một phân tử phân cực và một phân tử phi phân cực. Những lực này luôn là lực hút. Độ mạnh của những lực này tăng lên theo độ lớn dipole của phân tử phân cực và theo độ phân cực của phân tử phi phân cực.
      • ii. Tương tác dipole-dipole tồn tại giữa các phân tử phân cực. Độ mạnh tương tác phụ thuộc vào độ lớn của các dipole và hướng tương đối của chúng. Tương tác giữa các phân tử phân cực thường lớn hơn tương tác giữa các phân tử phi phân cực có kích thước tương đương vì những tương tác này hoạt động ngoài các lực phân tán London.
      • iii. Lực hút ion-dipole tồn tại giữa các ion và phân tử phân cực. Những lực này thường mạnh hơn lực dipole-dipole.
    • 3.1.A.3 Độ tương đối và sự phụ thuộc vào hướng của lực dipole-dipole và ion-dipole có thể được hiểu một cách định tính bằng cách xem xét dấu của các điện tích riêng phần chịu trách nhiệm cho mô men dipole phân tử, cũng như cách các điện tích riêng phần này tương tác với một ion hoặc với một dipole lân cận.
    • 3.1.A.4 Liên kết hydro là một loại tương tác liên phân tử mạnh xảy ra khi nguyên tử hydro liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử có độ âm điện cao (N, O, và F) bị hút về phía cực âm của dipole được tạo thành bởi nguyên tử âm điện (N, O, và F) trong một phân tử khác, hoặc ở một phần khác của cùng một phân tử.
    • 3.1.A.5 Trong các sinh chất lớn, các tương tác không cộng hóa trị có thể xảy ra giữa các phân tử khác nhau hoặc giữa các vùng khác nhau của cùng một sinh chất lớn.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Intermolecular forces 分子间作用力 (IMFs) are attractions between molecules – much weaker than bonds, but they set melting/boiling points. From weakest to strongest:

    London dispersion: an instantaneous dipole induces a dipole in a neighbour
    London dispersion: an instantaneous dipole induces a dipole in a neighbour
    Hydrogen bonding: an H on N/O/F is attracted to a lone pair on another molecule
    Hydrogen bonding: an H on N/O/F is attracted to a lone pair on another molecule
    • London dispersion forces 伦敦色散力: present in all molecules; they arise from Coulombic attraction between temporary, fluctuating dipoles, and are stronger for larger, more polarizable electron clouds - often the strongest net force between large molecules.
    • Dipole–dipole 偶极-偶极: between polar molecules. Their strength depends on the size of the dipoles and their relative orientation - a $\delta+$ end lining up with a neighbour's $\delta-$ end attracts, so these act in addition to dispersion and make polar molecules stickier than nonpolar ones of similar size.
    • Hydrogen bonding 氢键: a strong dipole force when H is bonded to N, O, or F.
    • Ion–dipole 离子-偶极: between an ion and a polar molecule (the ion pulls on the oppositely-charged end of the dipole). These are the strongest of the four here (stronger even than hydrogen bonds), and are exactly what lets water dissolve an ionic solid - each $\text{Na}^+$ is surrounded by the $\delta-$ oxygen ends of water molecules.

    The whole ladder is understood qualitatively by looking at the sign of the partial charges: a larger or better-aligned partial charge, or a full ionic charge, gives a stronger attraction. Stronger IMFs mean higher boiling points and lower vapor pressure. This is why water ($18\ \text{g/mol}$, hydrogen-bonded) boils at $100\,{}^{\circ}\text{C}$ while methane ($16\ \text{g/mol}$, dispersion only) boils at $-162\,{}^{\circ}\text{C}$.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Intermolecular forces/ˌɪntəməˈlekjʊlə ˈfɔːsɪz/ Lực liên phân tử
    London dispersion forces/ˈlʌndn dɪˈspɜːʃn ˈfɔːsɪz/ lực phân tán London
    Dipole–dipole/ˈdaɪpəʊl ˈdaɪpəʊl/ Lực dipole–dipole
    Ion–dipole/ˈaɪɒn ˈdaɪpəʊl/ Lực ion–dipole
    Hydrogen bonding/ˈhaɪdrədʒn ˈbɒndɪŋ/ Liên kết hydro
    3.2

    Properties of Solids

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.2.A: Explain the relationship among the macroscopic properties of a substance, the particulate-level structure of the substance, and the interactions between these particles.

    • 3.2.A.1 Many properties of liquids and solids are determined by the strengths and types of intermolecular forces present. Because intermolecular interactions are overcome completely when a substance vaporizes, the vapor pressure and boiling point are directly related to the strength of those interactions. Melting points also tend to correlate with interaction strength, but because the interactions are only rearranged, in melting, the relations can be more subtle.
    • 3.2.A.2 Particulate-level representations, showing multiple interacting chemical species, are a useful means to communicate or understand how intermolecular interactions help to establish macroscopic properties.
    • 3.2.A.3 Due to strong interactions between ions, ionic solids tend to have low vapor pressures, high melting points, and high boiling points. They tend to be brittle due to the repulsion of like charges caused when one layer slides across another layer. They conduct electricity only when the ions are mobile, as when the ionic solid is melted (i.e., in a molten state) or dissolved in water or another solvent.
    • 3.2.A.4 In covalent network solids, the atoms are covalently bonded together into a three-dimensional network (e.g., diamond) or layers of two-dimensional networks (e.g., graphite). These are only formed from nonmetals and metalloids: elemental (e.g., diamond, graphite) or binary compounds (e.g., silicon dioxide and silicon carbide). Due to the strong covalent interactions, covalent solids have high melting points. Three-dimensional network solids are also rigid and hard, because the covalent bond angles are fixed. However, graphite is soft because adjacent layers can slide past each other relatively easily.
    • 3.2.A.5 Molecular solids are composed of distinct, individual units of covalently-bonded molecules attracted to each other through relatively weak intermolecular forces. Molecular solids generally have a low melting point because of the relatively weak intermolecular forces present between the molecules. They do not conduct electricity because their valence electrons are tightly held within the covalent bonds and the lone pairs of each constituent molecule. Molecular solids are sometimes composed of very large molecules or polymers.
    • 3.2.A.6 Metallic solids are good conductors of electricity and heat, due to the presence of free valence electrons. They also tend to be malleable and ductile, due to the ease with which the metal cores can rearrange their structure. In an interstitial alloy, interstitial atoms tend to make the lattice more rigid, decreasing malleability and ductility. Alloys typically retain a sea of mobile electrons and so remain conducting.
    • 3.2.A.7 In large biomolecules or polymers, noncovalent interactions may occur between different molecules or between different regions of the same large biomolecule. The functionality and properties of such molecules depend strongly on the shape of the molecule, which is largely dictated by noncovalent interactions.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.2.A: Giải thích mối quan hệ giữa các tính chất vĩ mô của một chất, cấu trúc cấp độ hạt của chất đó, và các tương tác giữa các hạt này.

    • 3.2.A.1 Nhiều tính chất của chất lỏng và chất rắn được xác định bởi độ mạnh và loại các lực liên phân tử hiện diện. Vì các tương tác liên phân tử bị vượt qua hoàn toàn khi một chất bay hơi, áp suất hơi và nhiệt độ sôi liên quan trực tiếp đến độ mạnh của các tương tác đó. Nhiệt độ nóng chảy cũng có xu hướng tương quan với độ mạnh của tương tác, nhưng vì các tương tác chỉ được sắp xếp lại, chứ không bị phá vỡ hoàn toàn, nên mối liên hệ có thể tinh tế hơn.
    • 3.2.A.2 Các biểu diễn ở cấp độ hạt, hiển thị nhiều loài hóa học tương tác lẫn nhau, là một phương tiện hữu ích để giao tiếp hoặc hiểu cách các tương tác liên phân tử giúp hình thành nên các tính chất vĩ mô.
    • 3.2.A.3 Do tương tác mạnh giữa các ion, chất rắn ion thường có áp suất hơi thấp, nhiệt độ nóng chảy cao và nhiệt độ sôi cao. Chúng thường dễ vỡ do sự đẩy giống charge gây ra khi một lớp trượt qua lớp khác. Chúng dẫn điện chỉ khi các ion di chuyển được, ví dụ như khi chất rắn ion bị nóng chảy (tức là ở trạng thái nóng chảy) hoặc hòa tan trong nước hoặc dung môi khác.
    • 3.2.A.4 Trong chất rắn mạng cộng hóa trị, các nguyên tử liên kết cộng hóa trị với nhau thành một mạng lưới ba chiều (ví dụ: kim cương) hoặc các lớp của mạng lưới hai chiều (ví dụ: than chì). Những chất này chỉ được tạo thành từ phi kim và bán kim: nguyên tố (ví dụ: kim cương, than chì) hoặc hợp chất nhị nguyên (ví dụ: silicon dioxide và silicon carbide). Do tương tác cộng hóa trị mạnh, chất rắn cộng hóa trị có nhiệt độ nóng chảy cao. Chất rắn mạng lưới ba chiều cũng cứng và giòn, vì góc liên kết cộng hóa trị được cố định. Tuy nhiên, than chì mềm vì các lớp liền kề có thể trượt qua nhau tương đối dễ dàng.
    • 3.2.A.5 Chất rắn phân tử bao gồm các đơn vị phân tử riêng biệt, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị và hút nhau thông qua các lực tương tác phân tử tương đối yếu. Chất rắn phân tử thường có nhiệt độ nóng chảy thấp do các lực tương tác phân tử yếu giữa các phân tử. Chúng không dẫn điện vì các electron hóa trị bị giữ chặt trong các liên kết cộng hóa trị và cặp electron tự do của mỗi phân tử cấu thành. Chất rắn phân tử đôi khi được tạo thành từ các phân tử rất lớn hoặc polymer.
    • 3.2.A.6 Chất rắn kim loại là chất dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nhờ sự tồn tại của các electron hóa trị tự do. Chúng cũng có xu hướng dễ dái và dễ kéo dài, do lõi kim loại có thể sắp xếp lại cấu trúc một cách dễ dàng. Trong hợp kim xen kẽ, các nguyên tử xen kẽ có xu hướng làm cho mạng tinh thể cứng hơn, giảm khả năng dễ dái và dễ kéo dài. Hợp kim thường duy trì "biển" các electron di chuyển, nên vẫn giữ tính dẫn điện.
    • 3.2.A.7 Trong các sinh phân tử lớn hoặc polymer, các tương tác phi cộng hóa trị có thể xảy ra giữa các phân tử khác nhau hoặc giữa các vùng khác nhau của cùng một sinh phân tử lớn. Chức năng và tính chất của các phân tử như vậy phụ thuộc mạnh vào hình dạng của phân tử, điều này chủ yếu được quy định bởi các tương tác phi cộng hóa trị.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    A solid's properties reflect the particles and forces holding it: ionic, covalent-network (a 3D network like diamond, very hard and high-melting; graphite is a layered exception — high-melting but soft, because its 2D layers slide over one another), metallic, and molecular solids (held by weak IMFs, soft, low-melting). Matching a solid's properties to its structure is a common exam task.

    Metallic solids conduct electricity and heat and are malleable 可锻的 and ductile 可延展的, all because their free valence electrons 自由价电子 move easily and let the metal ions slide past one another without breaking the bonding. Solids are also either crystalline 晶体 (particles in a regular, repeating 3-D arrangement) or amorphous 非晶体 (no long-range order, like glass).

    The four solid structures: giant ionic, simple molecular, giant covalent, and metallic
    The four solid structures: giant ionic, simple molecular, giant covalent, and metallic
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    malleable/ˈmæləbl/ dẻo
    ductile/ˈdʌktaɪl/ dẻo
    free valence electrons/friː ˈveɪləns ɪˈlektrɒnz/ electron hóa trị tự do
    crystalline/ˈkrɪstəlaɪn/ tinh thể
    amorphous/əˈmɔːfəs/ vô định hình
    3.3

    Solids, Liquids, and Gases

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.3.A: Represent the differences between solid, liquid, and gas phases using a particulate-level model.

    • 3.3.A.1 Solids can be crystalline, where the particles are arranged in a regular three-dimensional structure, or they can be amorphous, where the particles do not have a regular, orderly arrangement. In both cases, the motion of the individual particles is limited, and the particles do not undergo overall translation with respect to each other. The structure of the solid is influenced by interparticle interactions and the ability of the particles to pack together.
    • 3.3.A.2 The constituent particles in liquids are in close contact with each other, and they are continually moving and colliding. The arrangement and movement of particles are influenced by the nature and strength of the forces (e.g., polarity, hydrogen bonding, and temperature) between the particles.
    • 3.3.A.3 The solid and liquid phases for a particular substance typically have similar molar volume because, in both phases, the constituent particles are in close contact at all times.
    • 3.3.A.4 In the gas phase, the particles are in constant motion. Their frequencies of collision and the average spacing between them are dependent on temperature, pressure, and volume. Because of this constant motion, and minimal effects of forces between particles, a gas has neither a definite volume nor a definite shape.
      • Exclusion Statement: Understanding/interpreting phase diagrams will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.3.A: Trình bày sự khác biệt giữa các pha rắn, lỏng và khí bằng mô hình cấp độ hạt.

    • 3.3.A.1 Chất rắn có thể là tinh thể, nơi các hạt được sắp xếp theo cấu trúc ba chiều đều đặn, hoặc vô định hình, nơi các hạt không có sự sắp xếp đều đặn, trật tự. Trong cả hai trường hợp, chuyển động của từng hạt riêng lẻ bị giới hạn, và các hạt không thực hiện sự dịch chuyển tổng thể so với nhau. Cấu trúc của chất rắn bị ảnh hưởng bởi tương tác giữa các hạt và khả năng đóng gói của chúng.
    • 3.3.A.2 Các hạt cấu thành trong chất lỏng tiếp xúc gần với nhau và liên tục chuyển động, va chạm. Sự sắp xếp và chuyển động của các hạt bị ảnh hưởng bởi bản chất và độ mạnh của các lực (ví dụ: độ phân cực, liên kết hydro và nhiệt độ) giữa các hạt.
    • 3.3.A.3 Các pha rắn và lỏng của một chất cụ thể thường có thể tích mol tương tự nhau vì, trong cả hai pha, các hạt cấu thành luôn tiếp xúc gần với nhau.
    • 3.3.A.4 Trong pha khí, các hạt chuyển động liên tục. Tần suất va chạm và khoảng cách trung bình giữa chúng phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và thể tích. Do chuyển động liên tục này và hiệu ứng tối thiểu của lực giữa các hạt, khí không có thể tích xác định cũng như hình dạng xác định.
        • statement loại trừ:* Việc hiểu/hiểu biểu đồ pha sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    The three states differ in how tightly particles are held. Rising temperature raises average kinetic energy; when it overcomes the attractions, the substance melts or boils. Gases are mostly empty space, so they are compressible and fill their container.

    Particles are packed in a solid, close but mobile in a liquid, and far apart in a gas
    Particles are packed in a solid, close but mobile in a liquid, and far apart in a gas
    Steam rising from boiling water: gases expand to fill space and obey the ideal gas law at high T and low P
    Steam rising from boiling water: gases expand to fill space and obey the ideal gas law at high T and low P
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Melt and boil by adding heat · ⁨Nóng chảy và sôi bằng cách cung cấp nhiệt⁩

    Temperature sets the average kinetic energy of the particles. Warm a solid and the particles break their fixed pattern (melt), then spread right out (boil). · ⁨Nhiệt độ xác định động năng trung bình của các hạt. Đun nóng chất rắn và các hạt phá vỡ trật tự cố định (nóng chảy), sau đó lan tỏa hoàn toàn (sôi).⁩

    3.4

    The Ideal Gas Law

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.4.A: Explain the relationship between the macroscopic properties of a sample of gas or mixture of gases using the ideal gas law.

    • 3.4.A.1 The macroscopic properties of ideal gases are related through the ideal gas law:
      • EQN: $PV = nRT$.
    • 3.4.A.2 In a sample containing a mixture of ideal gases, the pressure exerted by each component (the partial pressure) is independent of the other components. Therefore, the partial pressure of a gas within the mixture is proportional to its mole fraction ($X$), and the total pressure of the sample is the sum of the partial pressures.
      • EQN: $P_{A} = P_{total} \times X_{A}$, where $X_{A} =$ moles A/total moles;
      • EQN: $P_{total} = P_{A} + P_{B} + P_{C} + \ldots$
    • 3.4.A.3 Graphical representations of the relationships between $P$, $V$, $T$, and $n$ are useful to describe gas behavior.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.4.A: Giải thích mối quan hệ giữa các tính chất vĩ mô của một mẫu khí hoặc hỗn hợp khí bằng định luật khí lý tưởng.

    • 3.4.A.1 Các tính chất vĩ mô của khí lý tưởng liên hệ với nhau qua định luật khí lý tưởng:
      • EQN: $PV = nRT$.
    • 3.4.A.2 Trong một mẫu chứa hỗn hợp khí lý tưởng, áp suất do mỗi thành phần gây ra (áp suất riêng phần) độc lập với các thành phần khác. Do đó, áp suất riêng phần của một khí trong hỗn hợp tỷ lệ thuận với tỷ lệ số mol của nó ($X$), và áp suất tổng của mẫu là tổng các áp suất riêng phần.
      • EQN: $P_{A} = P_{total} \times X_{A}$, nơi $X_{A} =$ mol A/tổng số mol;
      • EQN: $P_{total} = P_{A} + P_{B} + P_{C} + \ldots$
    • 3.4.A.3 Các biểu diễn đồ thị về mối quan hệ giữa $P$, $V$, $T$ và $n$ hữu ích để mô tả hành vi của khí.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    An ideal gas obeys

    $$PV=nRT,$$
    linking pressure, volume, moles, and absolute temperature. Use it to find any one quantity from the others, or (holding some constant) to predict how a gas responds to a change.

    An ideal gas is a model of point particles with no forces between them
    An ideal gas is a model of point particles with no forces between them

    Worked example. How many moles of gas fill a $2.0\ \text{L}$ container at $300\ \text{K}$ and $1.5\ \text{atm}$? Using $R=0.0821\ \text{L atm/(mol K)}$,

    $$n=\frac{PV}{RT}=\frac{1.5\times2.0}{0.0821\times300}=0.12\ \text{mol}.$$
    Always use kelvin for $T$ and match the units of $R$ to your pressure and volume.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Compress a gas and watch the pressure · ⁨Nén khí và quan sát áp suất⁩

    $PV = nRT$. At fixed temperature, squeezing the gas into a smaller volume packs the molecules closer, so they hit the walls more often and the pressure rises. · ⁨$PV = nRT$. Ở nhiệt độ không đổi, việc nén khí vào thể tích nhỏ hơn khiến các phân tử xếp gần nhau hơn, va chạm với thành bình thường xuyên hơn và áp suất tăng lên.⁩

    3.5

    Kinetic Molecular Theory

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.5.A: Explain the relationship between the motion of particles and the macroscopic properties of gases with: i. The kinetic molecular theory (KMT). ii. A particulate model. iii. A graphical representation.

    • 3.5.A.1 The kinetic molecular theory (KMT) relates the macroscopic properties of gases to motions of the particles in the gas. The Maxwell-Boltzmann distribution describes the distribution of the kinetic energies of particles at a given temperature.
    • 3.5.A.2 All the particles in a sample of matter are in continuous, random motion. The average kinetic energy of a particle is related to its average velocity by the equation:
      • EQN: $KE = \frac{1}{2}\,mv^{2}$.
    • 3.5.A.3 The Kelvin temperature of a sample of matter is proportional to the average kinetic energy of the particles in the sample.
    • 3.5.A.4 The Maxwell-Boltzmann distribution provides a graphical representation of the energies/velocities of particles at a given temperature.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.5.A: Giải thích mối quan hệ giữa chuyển động của hạt và các tính chất vĩ mô của khí với: i. Lý thuyết động học phân tử (KMT). ii. Mô hình hạt. iii. Biểu diễn đồ thị.

    • 3.5.A.1 Lý thuyết động học phân tử (KMT) liên hệ các tính chất vĩ mô của khí với chuyển động của các hạt trong khí. Phân bố Maxwell-Boltzmann mô tả sự phân bố động năng của các hạt ở một nhiệt độ xác định.
    • 3.5.A.2 Tất cả các hạt trong một mẫu vật chất đều chuyển động liên tục, ngẫu nhiên. Động năng trung bình của một hạt liên hệ với vận tốc trung bình của nó theo phương trình:
      • EQN: $KE = \frac{1}{2}\,mv^{2}$.
    • 3.5.A.3 Nhiệt độ Kelvin của một mẫu vật chất tỷ lệ thuận với động năng trung bình của các hạt trong mẫu đó.
    • 3.5.A.4 Phân bố Maxwell-Boltzmann cung cấp biểu diễn đồ thị về năng lượng/vận tốc của các hạt ở một nhiệt độ xác định.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Kinetic theory: gas pressure

    Kinetic molecular theory 分子运动论 explains gas behavior: particles are tiny, in constant random motion, with negligible volume and no attractions, and collisions are elastic. Temperature is proportional to average kinetic energy, so at a given temperature lighter molecules move faster (Graham's law of effusion).

    The Maxwell-Boltzmann distribution of molecular speeds shifts right when heated
    The Maxwell-Boltzmann distribution of molecular speeds shifts right when heated
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Heat a gas and watch the speed spread · ⁨Đun nóng khí và quan sát sự phân tán tốc độ⁩

    Gas molecules have a range of speeds. Raising the temperature shifts the whole distribution to higher speeds and flattens it, so more molecules move fast. · ⁨Các phân tử khí có một dải tốc độ khác nhau. Việc nâng nhiệt độ dịch toàn bộ phân bố về phía tốc độ cao hơn và làm phẳng đường cong, khiến nhiều phân tử di chuyển nhanh hơn.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Kinetic molecular theory/kɪˈnetɪk məˈlekjʊlə ˈθɪəri/ Thuyết động học phân tử
    3.6

    Deviation from the Ideal Gas Law

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.6.A: Explain the relationship among non-ideal behaviors of gases, interparticle forces, and/or volumes.

    • 3.6.A.1 The ideal gas law does not explain the actual behavior of real gases. Deviations from the ideal gas law may result from interparticle attractions among gas molecules, particularly at conditions that are close to those resulting in condensation. Deviations may also arise from particle volumes, particularly at extremely high pressures.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.6.A: Giải thích mối quan hệ giữa các hành vi phi lý tưởng của khí, lực tương tác giữa hạt và/hoặc thể tích.

    • 3.6.A.1 Định luật khí lý tưởng không giải thích được hành vi thực tế của khí thật. Sự sai lệch khỏi định luật khí lý tưởng có thể xuất phát từ lực hút giữa các hạt giữa các phân tử khí, đặc biệt ở các điều kiện gần với những điều kiện dẫn đến sự ngưng tụ. Sự sai lệch cũng có thể arises từ thể tích hạt, đặc biệt ở áp suất cực cao.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Real gases deviate from ideal behavior at high pressure and low temperature, where molecules are close enough that their real volume and their attractions matter. Attractions lower the pressure below ideal; molecular volume raises it.

    3.7

    Solutions and Mixtures

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.7.A: Calculate the number of solute particles, volume, or molarity of solutions.

    • 3.7.A.1 Solutions, also sometimes called homogeneous mixtures, can be solids, liquids, or gases. In a solution, the macroscopic properties do not vary throughout the sample. In a heterogeneous mixture, the macroscopic properties depend on location in the mixture.
    • 3.7.A.2 Solution composition can be expressed in a variety of ways; molarity is the most common method used in the laboratory.
      • EQN: $M = n_{solute}/L_{solution}$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.7.A: Tính số hạt tan, thể tích hoặc nồng độ mol của dung dịch.

    • 3.7.A.1 Dung dịch, đôi khi còn được gọi là hỗn hợp đồng nhất, có thể là rắn, lỏng hoặc khí. Trong dung dịch, các tính chất vĩ mô không thay đổi throughout mẫu. Trong hỗn hợp không đồng nhất, các tính chất vĩ mô phụ thuộc vào vị trí trong hỗn hợp.
    • 3.7.A.2 Thành phần dung dịch có thể được biểu diễn theo nhiều cách; nồng độ mol là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
      • EQN: $M = n_{solute}/L_{solution}$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    A solution 溶液 is a homogeneous mixture of a solute 溶质 dissolved in a solvent 溶剂. Concentration is usually molarity 摩尔浓度:

    $$M=\frac{\text{moles of solute}}{\text{liters of solution}}.$$
    Dilution conserves moles: $M_1V_1=M_2V_2$.

    Worked example. What volume of water must you add to $50\ \text{mL}$ of $6.0\ \text{M}$ HCl to make it $2.0\ \text{M}$? The moles of HCl are unchanged, so $M_1V_1=M_2V_2$ gives the final volume $V_2=\dfrac{M_1V_1}{M_2}=\dfrac{6.0\times50}{2.0}=150\ \text{mL}$. You therefore add $150-50=100\ \text{mL}$ of water.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    solution/səˈluːʃn/ dung dịch
    solute/ˈsɒljuːt/ chất tan
    solvent/ˈsɒlvənt/ dung môi
    molarity/məʊˈlærɪti/ nồng độ mol
    3.8

    Representations of Solutions

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.8.A: Using particulate models for mixtures: i. Represent interactions between components. ii. Represent concentrations of components.

    • 3.8.A.1 Particulate representations of solutions communicate the structure and properties of solutions, by illustration of the relative concentrations of the components in the solution and/or drawings that show interactions among the components.
      • Exclusion Statement: Colligative properties will not be assessed on the AP Exam.
      • Exclusion Statement: Calculations of molality, percent by mass, and percent by volume for solutions will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 3.8.A: Sử dụng mô hình hạt cho hỗn hợp: i. Biểu diễn tương tác giữa các thành phần. ii. Biểu diễn nồng độ của các thành phần.

    • 3.8.A.1 Các biểu diễn bằng hạt của dung dịch truyền tải cấu trúc và tính chất của dung dịch, thông qua việc minh họa nồng độ tương đối của các thành phần trong dung dịch và/hoặc các bản vẽ hiển thị sự tương tác giữa các thành phần.
      • Statement Loại Trừ: Tính chất coligative sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.
      • Statement Loại Trừ: Các phép tính về nồng độ molal, phần trăm khối lượng và phần trăm thể tích cho dung dịch sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    A particulate diagram shows the solute and solvent particles. For an ionic solute, show it fully dissociated into separate ions surrounded by solvent; count particles to reason about concentration and conductivity.

    3.9

    Separation of Solutions and Mixtures

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.9.A: Explain the results of a separation experiment based on intermolecular interactions.

    • 3.9.A.1 The components of a liquid solution cannot be separated by filtration. They can, however, be separated using processes that take advantage of differences in the intermolecular interactions of the components.
      • i. Chromatography (paper, thin-layer, and column) separates chemical species by taking advantage of the differential strength of intermolecular interactions between and among the components of the solution (the mobile phase) and with the surface components of the stationary phase. The resulting chromatogram can be used to infer the relative polarities of components in a mixture.
      • ii. Distillation separates chemical species by taking advantage of the differential strength of intermolecular interactions between and among the components and the effects these interactions have on the vapor pressures of the components in the mixture.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 3.9.A: Giải thích kết quả của một thí nghiệm tách dựa trên các tương tác liên phân tử.

    • 3.9.A.1 Các thành phần của dung dịch lỏng không thể tách bằng lọc. Tuy nhiên, chúng có thể được tách bằng các quy trình tận dụng sự khác biệt về tương tác liên phân tử của các thành phần.
      • i. Sắc ký (giấy, lớp mỏng và cột) tách các loài hóa học bằng cách tận dụng sự khác biệt về cường độ tương tác liên phân tử giữa và trong các thành phần của dung dịch (phases di động) và với các thành phần bề mặt của phase tĩnh. Biểu đồ sắc ký thu được có thể được sử dụng để suy luận độ phân cực tương đối của các thành phần trong hỗn hợp.
      • ii. Chưng cất tách các loài hóa học bằng cách tận dụng sự khác biệt về cường độ tương tác liên phân tử giữa và trong các thành phần cũng như ảnh hưởng của các tương tác này lên áp suất hơi của các thành phần trong hỗn hợp.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Because a mixture's components keep their properties, physical methods separate them: filtration (by particle size), distillation (by boiling point), and chromatography 色谱法 (by how strongly each component sticks to a stationary phase versus moving with a solvent).

    Paper chromatography separates a mixture as the solvent rises up the paper
    Paper chromatography separates a mixture as the solvent rises up the paper
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ sắc ký
    3.10

    Solubility

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.10.A: Explain the relationship between the solubility of ionic and molecular compounds in aqueous and nonaqueous solvents, and the intermolecular interactions between particles.

    • 3.10.A.1 Substances with similar intermolecular interactions tend to be miscible or soluble in one another.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.10.A: Giải thích mối quan hệ giữa độ tan của hợp chất ion và hợp chất phân tử trong dung môi nước và không phải nước, cũng như các tương tác liên phân tử giữa các hạt.

    • 3.10.A.1 Các chất có tương tác liên phân tử tương tự thường hòa lẫn hoặc hòa tan lẫn nhau.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Solubility 溶解度 is how much solute dissolves. "Like dissolves like": polar (and ionic) solutes dissolve in polar solvents; nonpolar in nonpolar. Dissolving happens when solute–solvent attractions are comparable to the attractions being broken.

    A cluster of large, glassy, bright blue crystals of copper sulfate
    Blue copper(II) sulfate crystals grown from solution: a saturated solution left to evaporate deposits its dissolved solid back out as regular crystals
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ Độ tan
    3.11

    Spectroscopy and the Electromagnetic Spectrum

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.11.A: Explain the relationship between a region of the electromagnetic spectrum and the types of molecular or electronic transitions associated with that region.

    • 3.11.A.1 Differences in absorption or emission of photons in different spectral regions are related to the different types of molecular motion or electronic transition:
      • i. Microwave radiation is associated with transitions in molecular rotational levels.
      • ii. Infrared radiation is associated with transitions in molecular vibrational levels.
      • iii. Ultraviolet/visible radiation is associated with transitions in electronic energy levels.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.11.A: Giải thích mối quan hệ giữa một vùng của phổ điện từ và các loại chuyển đổi phân tử hoặc điện tử liên quan đến vùng đó.

    • 3.11.A.1 Sự khác biệt trong sự hấp thụ hoặc phát xạ photon trong các vùng quang phổ khác nhau liên quan đến các loại chuyển động phân tử hoặc chuyển đổi điện tử khác nhau:
      • i. Bức xạ vi sóng liên quan đến các chuyển đổi ở mức quay của phân tử.
      • ii. Bức xạ hồng ngoại liên quan đến các chuyển đổi ở mức dao động của phân tử.
      • iii. Bức xạ tử ngoại/công suất liên quan đến các chuyển đổi ở mức năng lượng điện tử.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Spectroscopy 光谱学 studies how matter absorbs or emits light. Different regions of the electromagnetic spectrum probe different changes: microwaves (rotation), infrared (bond vibrations), ultraviolet–visible (electron transitions). The light absorbed reveals structure.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Scan across the electromagnetic spectrum · ⁨Quét dọc theo phổ điện từ⁩

    Light is a wave with a range of wavelengths. Shorter wavelength means higher frequency and more energy per photon, from radio waves up to gamma rays. · ⁨Ánh sáng là sóng với một dải bước sóng. Bước sóng ngắn hơn đồng nghĩa với tần số cao hơn và nhiều năng lượng hơn trên mỗi photon, từ sóng vô tuyến đến tia gamma.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Spectroscopy/spekˈtrɒskəpi/ Quang phổ
    3.12

    Properties of Photons

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.12.A: Explain the properties of an absorbed or emitted photon in relationship to an electronic transition in an atom or molecule.

    • 3.12.A.1 When a photon is absorbed (or emitted) by an atom or molecule, the energy of the species is increased (or decreased) by an amount equal to the energy of the photon.

    • 3.12.A.2 The wavelength of the electromagnetic wave is related to its frequency and the speed of light by the equation:

      • EQN: $c = \lambda\nu$.

      The energy of a photon is related to the frequency of the electromagnetic wave through Planck's equation:

      • EQN: $E = h\nu$.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.12.A: Giải thích tính chất của photon được hấp thụ hoặc phát xạ liên quan đến chuyển đổi điện tử trong nguyên tử hoặc phân tử.

    • 3.12.A.1 Khi một photon được hấp thụ (hoặc phát xạ) bởi một nguyên tử hoặc phân tử, năng lượng của loài đó tăng lên (hoặc giảm đi) một lượng bằng đúng năng lượng của photon.

    • 3.12.A.2 Bước sóng của sóng điện từ liên quan đến tần số và tốc độ ánh sáng theo phương trình:

      • EQN: $c = \lambda\nu$.

      Năng lượng của một photon liên quan đến tần số của sóng điện thông qua phương trình Planck:

      • EQN: $E = h\nu$.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    Light is carried by photons 光子, each with energy $E=h\nu=\dfrac{hc}{\lambda}$. Higher frequency (shorter wavelength) means higher energy. A molecule absorbs a photon only when its energy matches an allowed energy gap.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    photons/ˈfəʊtɒnz/ photon
    3.13

    The Beer-Lambert Law

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 3.13.A: Explain the amount of light absorbed by a solution of molecules or ions in relationship to the concentration, path length, and molar absorptivity.

    • 3.13.A.1 The Beer-Lambert law relates the absorption of light by a solution to three variables according to the equation:

      • EQN: $A = \varepsilon bc$.

      The molar absorptivity, $\varepsilon$, describes how intensely a chemical species absorbs light of a specific wavelength. The path length, $b$, and concentration, $c$, are proportional to the number of light-absorbing particles in the light path.

    • 3.13.A.2 In most experiments the path length and wavelength of light are held constant. In such cases, the absorbance is proportional only to the concentration of absorbing molecules or ions. The spectrophotometer is typically set to the wavelength of maximum absorbance (optimum wavelength) for the species being analyzed to ensure the maximum sensitivity of measurement.

    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 3.13.A: Giải thích lượng ánh sáng được hấp thụ bởi dung dịch chứa các phân tử hoặc ion liên quan đến nồng độ, chiều dài đường truyền và độ hấp thu mol.

    • 3.13.A.1 Định luật Beer-Lambert liên hệ sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch với ba biến số theo phương trình:

      • EQN: $A = \varepsilon bc$.

      Độ hấp thu mol, $\varepsilon$, mô tả mức độ mà một loài hóa học hấp thụ ánh sáng ở một bước sóng cụ thể. Chiều dài đường truyền, $b$, và nồng độ, $c$, tỷ lệ thuận với số lượng hạt hấp thụ ánh sáng trên đường truyền ánh sáng.

    • 3.13.A.2 Trong hầu hết các thí nghiệm, chiều dài đường truyền và bước sóng ánh sáng được giữ cố định. Trong những trường hợp này, độ hấp thu chỉ tỷ lệ thuận với nồng độ các phân tử hoặc ion hấp thụ. Máy quang phổ kế thường được thiết lập ở bước sóng có độ hấp thu cực đại (bước sóng tối ưu) cho loài đang được phân tích để đảm bảo độ nhạy đo lường tối đa.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    The Beer–Lambert law 比尔-朗伯定律 relates how much light a solution absorbs to its concentration:

    $$A=\varepsilon\,b\,c,$$
    where $A$ is absorbance, $\varepsilon$ the molar absorptivity, $b$ the path length, and $c$ the concentration. Since $A$ is proportional to $c$, measuring absorbance is a fast way to find an unknown concentration.

    Worked example. A dye has molar absorptivity $\varepsilon=2000\ \text{L/(mol cm)}$; in a $1.0\ \text{cm}$ cell a sample reads absorbance $A=0.40$. Its concentration is $c=\dfrac{A}{\varepsilon b}=\dfrac{0.40}{2000\times1.0}=2.0\times10^{-4}\ \text{M}$. Because $A\propto c$, a solution twice as concentrated would read $A=0.80$ – the basis of a calibration curve.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Link absorbance to concentration · ⁨Liên kết độ hấp thụ với nồng độ⁩

    The Beer-Lambert law says absorbance $A = \varepsilon b c$: absorbance is proportional to concentration, so a calibration line lets you read an unknown concentration. · ⁨Định luật Beer-Lambert nói rằng độ hấp thụ $A = \varepsilon b c$: độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ, vì vậy đường chuẩn sẽ giúp bạn đọc được nồng độ chưa biết.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Beer–Lambert law/bɪə ˈlæmbət lɔː/ Định luật Beer–Lambert
    3.13

    Exam tips

    • Intermolecular forces (dispersion < dipole–dipole < hydrogen bonding) set boiling points — they are much weaker than the bonds inside a molecule.
    • Boiling breaks the forces between molecules, not the covalent bonds within them.
    • Use $PV=nRT$ with temperature in kelvin and $R$ matched to your pressure/volume units.
    • For solutions use molarity $M=\text{mol}/\text{L}$; dilution conserves moles, so $M_1V_1=M_2V_2$.
    • "Like dissolves like" — polar/ionic solutes dissolve in polar solvents, non-polar in non-polar.
  • 4

    Chemical Reactions · ⁨Phản ứng hóa học⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    4.1

    Recognizing a Chemical Reaction · ⁨Nhận biết Phản ứng Hóa học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.1.A: Identify evidence of chemical and physical changes in matter.

    • 4.1.A.1 A physical change occurs when a substance undergoes a change in properties but not a change in composition. Changes in the phase of a substance (solid, liquid, gas) or formation/separation of mixtures of substances are common physical changes.
    • 4.1.A.2 A chemical change occurs when substances are transformed into new substances, typically with different compositions. Production of heat or light, formation of a gas, formation of a precipitate, and/or color change provide possible evidence that a chemical change has occurred.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.1.A: Xác định bằng chứng về các thay đổi hóa học và vật lý trong vật chất.

    • 4.1.A.1 Một thay đổi vật lý xảy ra khi một chất trải qua sự thay đổi về tính chất nhưng không thay đổi về thành phần. Sự thay đổi pha của một chất (rắn, lỏng, khí) hoặc sự tạo thành/tách các hỗn hợp chất là những thay đổi vật lý phổ biến.
    • 4.1.A.2 Một thay đổi hóa học xảy ra khi các chất được chuyển hóa thành các chất mới, thường có thành phần khác. Sự sản sinh nhiệt hoặc ánh sáng, sự tạo thành khí, sự tạo thành kết tủa và/hoặc sự thay đổi màu sắc cung cấp bằng chứng khả dĩ cho thấy một thay đổi hóa học đã xảy ra.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A chemical reaction 化学反应 rearranges atoms into new substances. Signs one has happened: a color change, a gas or precipitate 沉淀 forming, or a temperature change. Atoms are conserved, so an equation must be balanced – the same count of each element on both sides.

    Tiếng Việt
    Magie đang cháy: phản ứng hóa học sắp xếp lại nguyên tử và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng và nhiệt
    Magie đang cháy: phản ứng hóa học sắp xếp lại nguyên tử và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng và nhiệt

    Một phản ứng hóa học sắp xếp lại nguyên tử để tạo ra các chất mới. Dấu hiệu nhận biết đã xảy ra: sự thay đổi màu sắc, khí hoặc kết tủa hình thành, hoặc sự thay đổi nhiệt độ. Nguyên tử được bảo toàn, vì vậy phương trình phải được cân bằng – số lượng mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.

    4.2

    Net Ionic Equations · ⁨Phương trình Ion thu gọn⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.2.A: Represent changes in matter with a balanced chemical or net ionic equation: i. For physical changes. ii. For given information about the identity of the reactants and/or product. iii. For ions in a given chemical reaction.

    • 4.2.A.1 All physical and chemical processes can be represented symbolically by balanced equations.
    • 4.2.A.2 Chemical equations represent chemical changes. These changes are the result of a rearrangement of atoms into new combinations; thus, any representation of a chemical change must contain equal numbers of atoms of every element before and after the change occurred. Equations thus demonstrate that mass and charge are conserved in chemical reactions.
    • 4.2.A.3 Balanced molecular, complete ionic, and net ionic equations are differing symbolic forms used to represent a chemical reaction. The form used to represent the reaction depends on the context in which it is to be used.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.2.A: Biểu diễn các thay đổi trong vật chất bằng phương trình hóa học cân bằng hoặc phương trình ion rút gọn: i. Đối với các thay đổi vật lý. ii. Đối với thông tin đã cho về danh tính của chất tham gia và/hoặc sản phẩm. iii. Đối với các ion trong một phản ứng hóa học cụ thể.

    • 4.2.A.1 Tất cả các quá trình vật lý và hóa học đều có thể được biểu diễn bằng ký hiệu thông qua các phương trình cân bằng.
    • 4.2.A.2 Phương trình hóa học biểu diễn các thay đổi hóa học. Những thay đổi này là kết quả của sự sắp xếp lại các nguyên tử thành các tổ hợp mới; do đó, bất kỳ biểu diễn nào của một thay đổi hóa học phải chứa số lượng nguyên tử bằng nhau của mỗi nguyên tố trước và sau khi thay đổi xảy ra. Do đó, các phương trình chứng minh rằng khối lượng và điện tích được bảo toàn trong các phản ứng hóa học.
    • 4.2.A.3 Các phương trình phân tử cân bằng, phương trình ion đầy đủ và phương trình ion rút gọn là các dạng ký hiệu khác nhau được sử dụng để biểu diễn một phản ứng hóa học. Dạng được sử dụng phụ thuộc vào ngữ cảnh mà nó sẽ được áp dụng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    For reactions in water, ionic compounds split into ions. A net ionic equation 净离子方程式 shows only the species that actually change, leaving out the spectator ions 旁观离子 that appear unchanged on both sides. It captures the real chemistry (e.g. $\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}(s)$).

    Tiếng Việt

    Đối với các phản ứng trong nước, hợp chất ion tách thành các ion. Một phương trình ion thu gọn chỉ hiển thị các species thực sự tham gia thay đổi, bỏ qua các ion người xem (spectator ions) xuất hiện không thay đổi ở cả hai vế. Nó phản ánh đúng bản chất hóa học (ví dụ: $\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}(s)$).

    Việc trộn hai dung dịch có thể tạo thành kết tủa không tan
    Hỗn hợp hai dung dịch có thể tạo thành kết tủa không tan
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    chemical reaction/ˈkemɪkl rɪˈækʃn/ phản ứng hóa học
    precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ kết tủa
    net ionic equation/net aɪˈɒnɪk ɪˈkweɪʒn/ phương trình ion thu gọn
    spectator ions/spekˈteɪtə ˈaɪɒnz/ ion không tham gia phản ứng
    physical change/ˈfɪzɪkl tʃeɪndʒ/ sự thay đổi vật lý
    chemical change/ˈkemɪkl tʃeɪndʒ/ sự thay đổi hóa học
    4.3

    Three Ways to Represent a Reaction · ⁨Ba Cách Biểu Diễn Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.3.A: Represent a given chemical reaction or physical process with a consistent particulate model.

    • 4.3.A.1 Balanced chemical equations in their various forms can be translated into symbolic particulate representations.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.3.A: Biểu diễn một phản ứng hóa học hoặc quá trình vật lý đã cho bằng một mô hình hạt nhất quán.

    • 4.3.A.1 Các phương trình hóa học cân bằng ở các dạng khác nhau có thể được chuyển đổi thành các biểu diễn hạt mang tính ký hiệu.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The same reaction can be shown as a symbolic equation, a particulate drawing (atoms and molecules), and a macroscopic observation (what you see). Moving between these levels – connecting the equation to the particles to the beaker – is a core skill.

    Tiếng Việt

    Cùng một phản ứng có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình ký hiệu, sơ đồ phân tử (nguyên tử và phân tử), và quan sát vĩ mô ( những gì bạn thấy). Chuyển đổi giữa các mức độ này – liên kết phương trình với hạt vi mô với bình thủy tinh – là một kỹ năng cốt lõi.

    Phương trình cân bằng có cùng số lượng từng loại nguyên tử ở hai vế
    Phương trình cân bằng có cùng số lượng mỗi loại nguyên tử ở hai vế
    4.4

    Physical Changes versus Chemical Changes · ⁨Biến Đổi Vật Lý versus Biến Đổi Hóa Học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.4.A: Explain the relationship between macroscopic characteristics and bond interactions for: i. Chemical processes. ii. Physical processes.

    • 4.4.A.1 Processes that involve the breaking and/or formation of chemical bonds are typically classified as chemical processes. Processes that involve only changes in intermolecular interactions, such as phase changes, are typically classified as physical processes.
    • 4.4.A.2 Sometimes physical processes involve the breaking of chemical bonds. For example, plausible arguments could be made for the dissolution of a salt in water, as either a physical or chemical process, involves breaking of ionic bonds, and the formation of ion-dipole interactions between ions and solvent.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.4.A: Giải thích mối quan hệ giữa các đặc điểm vĩ mô và tương tác liên kết cho: i. Các quá trình hóa học. ii. Các quá trình vật lý.

    • 4.4.A.1 Các quá trình liên quan đến sự phá vỡ và/hoặc tạo thành các liên kết hóa học thường được phân loại là các quá trình hóa học. Các quá trình chỉ liên quan đến sự thay đổi trong tương tác liên phân tử, chẳng hạn như sự thay đổi pha, thường được phân loại là các quá trình vật lý.
    • 4.4.A.2 Đôi khi các quá trình vật lý liên quan đến sự phá vỡ liên kết hóa học. Ví dụ, lập luận hợp lý có thể đưa ra cho sự hòa tan của muối trong nước, dù coi là quá trình vật lý hay hóa học, đều liên quan đến sự phá vỡ liên kết ion và sự hình thành tương tác ion-dipole giữa các ion và dung môi.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A physical change 物理变化 alters form but not identity (melting, dissolving); a chemical change 化学变化 makes new substances by breaking and forming bonds. Dissolving salt is physical; the salt is unchanged and recoverable.

    Tiếng Việt

    Một biến đổi vật lý thay đổi trạng thái nhưng không thay đổi bản chất (nóng chảy, hòa tan); một biến đổi hóa học tạo ra các chất mới bằng cách phá vỡ và hình thành liên kết. Hòa tan muối là biến đổi vật lý; muối không bị thay đổi và có thể thu hồi lại.

    4.5

    Stoichiometry · ⁨Định luật tỉ lệ khối lượng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.5.A: Explain changes in the amounts of reactants and products based on the balanced reaction equation for a chemical process.

    • 4.5.A.1 Because atoms must be conserved during a chemical process, it is possible to calculate product amounts by using known reactant amounts, or to calculate reactant amounts given known product amounts.
    • 4.5.A.2 Coefficients of balanced chemical equations contain information regarding the proportionality of the amounts of substances involved in the reaction. These values can be used in chemical calculations involving the mole concept.
    • 4.5.A.3 Stoichiometric calculations can be combined with the ideal gas law and calculations involving molarity to quantitatively study gases and solutions.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.5.A: Giải thích sự thay đổi về lượng chất tham gia và sản phẩm dựa trên phương trình phản ứng cân bằng cho một quá trình hóa học.

    • 4.5.A.1 Vì các nguyên tử phải được bảo toàn trong suốt một quá trình hóa học, nên có thể tính toán lượng sản phẩm bằng cách sử dụng lượng chất tham gia đã biết, hoặc tính toán lượng chất tham gia từ lượng sản phẩm đã biết.
    • 4.5.A.2 Hệ số của các phương trình hóa học cân bằng chứa thông tin về tỷ lệ tương ứng của lượng các chất tham gia phản ứng. Các giá trị này có thể được sử dụng trong các phép tính hóa học liên quan đến khái niệm mol.
    • 4.5.A.3 Các phép tính định lượng hóa học có thể được kết hợp với phương trình khí lý tưởng và các phép tính liên quan đến nồng độ mol để nghiên cứu định lượng các chất khí và dung dịch.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Stoichiometry 化学计量 uses the balanced equation's mole ratios to relate amounts of reactants and products. The path is always grams → moles → (mole ratio) → moles → grams. The limiting reactant 限量反应物 runs out first and sets the maximum product (the theoretical yield 理论产量); the percent yield compares actual to theoretical.

    Worked example. How much water forms when $4.0\ \text{g}$ of hydrogen burns in excess oxygen? $2\text{H}_2+\text{O}_2\rightarrow2\text{H}_2\text{O}$. Convert to moles, cross the mole ratio ($2:2=1:1$ here), convert back:

    $$n(\text{H}_2)=\frac{4.0}{2.0}=2.0\ \text{mol}\;\Rightarrow\;n(\text{H}_2\text{O})=2.0\ \text{mol}\;\Rightarrow\;m=2.0\times18=36\ \text{g}.$$

    Worked example (limiting reactant). $10.0\ \text{g}$ of N$_2$ reacts with $5.0\ \text{g}$ of H$_2$ ($\text{N}_2+3\text{H}_2\rightarrow2\text{NH}_3$). Which runs out? Moles: $n(\text{N}_2)=10.0/28=0.36$, $n(\text{H}_2)=5.0/2=2.5$. The reaction needs $3$ H$_2$ per N$_2$; you have $2.5/0.36=7.0$, far more than $3$, so N$_2$ is limiting. It makes $2\times0.36=0.72\ \text{mol}$ of ammonia, with hydrogen left over.

    Tiếng Việt

    stores stoichiometry sử dụng tỷ lệ mol từ phương trình cân bằng để liên hệ lượng chất phản ứng và sản phẩm. Đường đi luôn là gam → mol → (tỷ lệ mol) → mol → gam. Chất giới hạn hết trước và xác định lượng sản phẩm tối đa (hiệu suất lý thuyết); hiệu suất phần trăm so sánh hiệu suất thực tế với hiệu suất lý thuyết.

    Chất phản ứng giới hạn bị hết trước và quyết định lượng sản phẩm tạo thành
    Chất giới hạn hết trước và quyết định lượng sản phẩm tạo thành

    Ví dụ minh họa. Bao nhiêu nước tạo thành khi $4.0\ \text{g}$ hydro cháy trong excess oxy? $2\text{H}_2+\text{O}_2\rightarrow2\text{H}_2\text{O}$. Chuyển sang số mol, áp dụng tỉ lệ mol ($2:2=1:1$ ở đây), chuyển ngược lại:

    $$n(\text{H}_2)=\frac{4.0}{2.0}=2.0\ \text{mol}\;\Rightarrow\;n(\text{H}_2\text{O})=2.0\ \text{mol}\;\Rightarrow\;m=2.0\times18=36\ \text{g}.$$

    Ví dụ minh họa (chất phản ứng giới hạn). $10.0\ \text{g}$ N$_2$ phản ứng với $5.0\ \text{g}$ H$_2$ ($\text{N}_2+3\text{H}_2\rightarrow2\text{NH}_3$). Chất nào bị hết trước? Số mol: $n(\text{N}_2)=10.0/28=0.36$, $n(\text{H}_2)=5.0/2=2.5$. Phản ứng cần $3$ H$_2$ cho mỗi N$_2$; bạn đang có $2.5/0.36=7.0$, nhiều hơn hẳn so với $3$, nên N$_2$ là chất giới hạn. Nó tạo ra $2\times0.36=0.72\ \text{mol}$ amoniac, với phần hydro dư thừa.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Scale reactants and products by the mole ratio · ⁨Scale phản ứng và sản phẩm theo tỷ lệ mol⁩

    A balanced equation fixes the mole ratio between species. Product amount is proportional to the limiting reactant, scaled by that ratio. · ⁨Phương trình cân bằng xác định tỷ lệ mol giữa các chất. Lượng sản phẩm tỷ lệ thuận với chất giới hạn, được scale theo tỷ lệ đó.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Stoichiometry/ˌstəʊɪkɪˈɒmətri/ Định lượng hóa học
    limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ chất phản ứng hạn chế
    theoretical yield/θɪəˈretɪkl jiːld/ lưu lượng lý thuyết
    4.6

    Introduction to Titration · ⁨Giới thiệu về Chìtitrat⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.6.A: Identify the equivalence point in a titration based on the amounts of the titrant and analyte, assuming the titration reaction goes to completion.

    • 4.6.A.1 Titrations may be used to determine the amount of an analyte in solution. The titrant has a known concentration of a species that reacts specifically and quantitatively with the analyte. The equivalence point of the titration occurs when the analyte is totally consumed by the reacting species in the titrant. The equivalence point is often indicated by a change in a property (such as color) that occurs when the equivalence point is reached. This observable event is called the endpoint of the titration.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu Học tập 4.6.A: Xác định điểm tương đương trong chuẩn độ dựa trên lượng chất chuẩn độ và chất phân tích, giả sử phản ứng chuẩn độ diễn ra hoàn toàn.

    • 4.6.A.1 Phép chuẩn độ có thể được sử dụng để xác định lượng chất phân tích trong dung dịch. Chất chuẩn độ có nồng độ đã biết của một loài phản ứng đặc hiệu và định lượng với chất phân tích. Điểm tương đương của phép chuẩn độ xảy ra khi chất phân tích bị tiêu thụ hoàn toàn bởi loài phản ứng trong chất chuẩn độ. Điểm tương đương thường được chỉ báo bằng sự thay đổi của một tính chất (như màu sắc) khi đạt đến điểm tương đương. Sự kiện quan sát được này được gọi là điểm kết thúc của phép chuẩn độ.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    An acid–base titration curve

    A titration 滴定 finds an unknown concentration by reacting it with a solution of known concentration until they reach the equivalence point 等当点 (stoichiometrically equal). From the known volume and concentration, use the mole ratio to find the unknown. An indicator or a pH curve signals the endpoint.

    Worked example. $25.0\ \text{mL}$ of hydrochloric acid is exactly neutralized by $30.0\ \text{mL}$ of $0.100\ \text{M}$ NaOH. Find the acid's concentration. The reaction is $1:1$, so the moles match:

    $$n(\text{NaOH})=0.0300\times0.100=3.00\times10^{-3}\ \text{mol}=n(\text{HCl}),\qquad [\text{HCl}]=\frac{3.00\times10^{-3}}{0.0250}=0.120\ \text{M}.$$

    Tiếng Việt
    Đường cong chìtitrat axit-bazơ

    Một phép chìtitrat tìm nồng độ chưa biết bằng cách phản ứng với dung dịch có nồng độ đã biết cho đến khi đạt điểm tương đương (bằng về mặt stoichiometry). Từ thể tích và nồng độ đã biết, sử dụng tỷ lệ mol để tìm nồng độ chưa biết. Một chất chỉ thị hoặc đường cong pH báo hiệu điểm kết thúc.

    Thiết bị chuẩn độ: buret cung cấp dung dịch đã biết vào bình tam giác
    Thiết bị chìtitrat: burette cung cấp dung dịch đã biết vào bình tam giác

    Ví dụ có lời giải. $25.0\ \text{mL}$ dung dịch axit clohydric bị trung hòa chính xác bởi $30.0\ \text{mL}$ dung dịch NaOH $0.100\ \text{M}$. Tìm nồng độ của axit. Phản ứng là $1:1$, nên số mol bằng nhau:

    $$n(\text{NaOH})=0.0300\times0.100=3.00\times10^{-3}\ \text{mol}=n(\text{HCl}),\qquad [\text{HCl}]=\frac{3.00\times10^{-3}}{0.0250}=0.120\ \text{M}.$$

    Thiết bị chuẩn độ: các thể tích phản ứng từ buret giúp tìm nồng độ của dung dịch chưa biết
    Thiết lập chìtitrat: thể tích phản ứng từ burette tìm nồng độ dung dịch chưa biết
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Titrate an acid and find the equivalence point · ⁨Chuẩn độ axit và tìm điểm tương đương⁩

    Adding base to acid raises the pH slowly, then sharply at the equivalence point where moles of acid and base are equal. The steep jump locates that volume. · ⁨Thêm base vào axit làm pH tăng chậm, rồi tăng mạnh tại điểm tương đương nơi mol axit và base bằng nhau. Sự nhảy vọt dốc đứng xác định thể tích đó.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    titration/taɪˈtreɪʃn/ bách phân
    equivalence point/ɪˈkwɪvələns pɔɪnt/ điểm tương đương
    acid/ˈæsɪd/ axit
    base/beɪs/ cơ số
    4.7

    Types of Chemical Reactions · ⁨Các Loại Phản Ứng Hóa Học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.7.A: Identify a reaction as acid-base, oxidation-reduction, or precipitation.

    • 4.7.A.1 Acid-base reactions involve transfer of one or more protons ($\text{H}^+$ ions) between chemical species.
    • 4.7.A.2 Oxidation-reduction (redox) reactions involve transfer of one or more electrons between chemical species, as indicated by changes in oxidation numbers of the involved species. Combustion is an important subclass of oxidation-reduction reactions, in which a species reacts with oxygen gas. In the case of hydrocarbons, carbon dioxide and water are products of complete combustion.
    • 4.7.A.3 In a redox reaction, electrons are transferred from the species that is oxidized to the species that is reduced.
      • Exclusion statement: The meaning of the terms "reducing agent" and "oxidizing agent" will not be assessed on the AP Exam.
    • 4.7.A.4 Oxidation numbers may be assigned to each of the atoms in the reactants and products; this is often an effective way to identify the oxidized and reduced species in a redox reaction.
    • 4.7.A.5 Precipitation reactions frequently involve mixing ions in aqueous solution to produce an insoluble or sparingly soluble ionic compound. All sodium, potassium, ammonium, and nitrate salts are soluble in water.
      • Exclusion statement: Rote memorization of "solubility rules" other than those implied in 4.7.A.5 will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 4.7.A: Xác định một phản ứng là phản ứng axit-bazơ, oxy hóa-khử hoặc tạo kết tủa.

    • 4.7.A.1 Phản ứng axit-bazơ liên quan đến sự chuyển giao một hoặc nhiều proton ($\text{H}^+$ ion) giữa các loài hóa học.
    • 4.7.A.2 Phản ứng oxy hóa-khử (redox) liên quan đến sự chuyển giao một hoặc nhiều electron giữa các loài hóa học, như được chỉ báo bởi sự thay đổi số oxi hóa của các loài tham gia. Sự cháy là một phân lớp quan trọng của phản ứng oxy hóa-khử, trong đó một loài phản ứng với khí oxy. Trong trường hợp hiđrocacbon, cacbon đioxit và nước là sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn.
    • 4.7.A.3 Trong phản ứng redox, electron được chuyển từ loài bị oxi hóa sang loài bị khử.
      • Statement loại trừ: Ý nghĩa của các thuật ngữ "chất khử" và "chất oxi hóa" sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.
    • 4.7.A.4 Số oxi hóa có thể được gán cho từng nguyên tử trong chất tham gia và sản phẩm; đây thường là cách hiệu quả để xác định các loài bị oxi hóa và bị khử trong phản ứng redox.
    • 4.7.A.5 Phản ứng tạo kết tủa thường liên quan đến việc trộn các ion trong dung dịch nước để tạo thành hợp chất ion không tan hoặc ít tan. Tất cả các muối natri, kali, amoni và nitrat đều tan trong nước.
      • Statement loại trừ: Việc học thuộc lòng các "quy tắc tan" khác ngoài những quy tắc ngụ ý trong 4.7.A.5 sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Common patterns include synthesis (combining), decomposition (breaking apart), combustion (with oxygen, releasing energy), precipitation (forming an insoluble solid), acid–base (proton transfer), and redox (electron transfer). Recognizing the type helps predict the products.

    Tiếng Việt

    Các mẫu phổ biến bao gồm tổng hợp (kết hợp), phân hủy (tách rời), đốt cháy (với oxy, giải phóng năng lượng), kết tủa (tạo chất rắn không tan), axit–bazơ (chuyển giao proton), và redox (chuyển giao electron). Nhận biết loại giúp dự đoán sản phẩm.

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    redox/rɪˈdɒks/ phản ứng oxi hóa - khử
    Oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ Oxi hóa
    reduction/rɪˈdʌkʃn/ khử
    4.8

    Acid-Base Reactions · ⁨Phản Ứng Axit-Bazơ⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.8.A: Identify species as Brønsted-Lowry acids, bases, and/or conjugate acid-base pairs, based on proton-transfer involving those species.

    • 4.8.A.1 By definition, a Brønsted-Lowry acid is a proton donor and a Brønsted-Lowry base is a proton acceptor.
    • 4.8.A.2 Only in aqueous solutions, water plays an important role in many acid-base reactions, as its molecular structure allows it to accept protons from and donate protons to dissolved species.
    • 4.8.A.3 When an acid or base ionizes in water, the conjugate acid-base pairs can be identified and their relative strengths compared.
      • Exclusion statement: Lewis acid-base concepts will not be assessed on the AP Exam. The emphasis in AP Chemistry is on reactions in aqueous solution.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 4.8.A: Xác định các loài là axit Brønsted-Lowry, bazơ và/hoặc cặp axit-bazơ liên hợp, dựa trên sự chuyển giao proton liên quan đến các loài đó.

    • 4.8.A.1 Theo định nghĩa, axit Brønsted-Lowry là chất cho proton và bazơ Brønsted-Lowry là chất nhận proton.
    • 4.8.A.2 Chỉ trong dung dịch nước, nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng axit-bazơ, do cấu trúc phân tử của nó cho phép nhận proton từ và cho proton vào các loài hòa tan.
    • 4.8.A.3 Khi axit hoặc bazơ điện ly trong nước, các cặp axit-bazơ liên hợp có thể được xác định và so sánh độ mạnh tương đối của chúng.
      • Statement loại trừ: Khái niệm axit-bazơ Lewis sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP. Trọng tâm trong Hóa học AP là các phản ứng trong dung dịch nước.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    An acid 酸 donates a proton ($\text{H}^+$); a base 碱 accepts one (Brønsted–Lowry). They react to form water and a salt: $\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Strong acids and bases dissociate completely; weak ones only partly.

    Tiếng Việt

    Một axit donate một proton ($\text{H}^+$); một bazơ accept một proton (Brønsted–Lowry). Chúng phản ứng tạo thành nước và muối: $\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Axit và bazơ mạnh phân ly hoàn toàn; các chất yếu chỉ phân ly một phần.

    Bronsted-Lowry: axit cho proton cho bazơ, tạo thành hai cặp liên hợp
    Bronsted-Lowry: axit cho proton cho bazơ, tạo thành hai cặp liên hợp
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Move along the pH scale · ⁨Di chuyển dọc theo thang pH⁩

    pH measures how acidic or basic a solution is. Each step of 1 pH is a tenfold change in hydrogen-ion concentration; 7 is neutral, below is acidic, above is basic. · ⁨pH đo độ axit hoặc bazơ của dung dịch. Mỗi bước 1 pH là sự thay đổi gấp mười lần nồng độ ion hydro; 7 là trung tính, dưới đó là axit, trên đó là bazơ.⁩

    4.9

    Oxidation-Reduction (Redox) Reactions · ⁨Phản Ứng Oxy-Hoá Khử (Redox)⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 4.9.A: Represent a balanced redox reaction equation using half-reactions.

    • 4.9.A.1 Balanced chemical equations for redox reactions can be constructed from half-reactions.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 4.9.A: Biểu diễn phương trình cân bằng phản ứng redox bằng các nửa phản ứng.

    • 4.9.A.1 Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng redox có thể được xây dựng từ các nửa phản ứng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    In a redox 氧化还原 reaction, electrons transfer between species. Oxidation 氧化 is loss of electrons (oxidation number rises); reduction 还原 is gain (oxidation number falls). Track changes with oxidation numbers, and remember every oxidation is paired with a reduction – the electrons lost equal the electrons gained.

    Worked example. Find the oxidation number of manganese in permanganate, $\text{KMnO}_4$. Potassium is $+1$ and each oxygen is $-2$ (four of them, $-8$). The whole formula is neutral, so $(+1)+\text{Mn}+(-8)=0$, giving $\text{Mn}=+7$ – its maximum, which is why permanganate is a powerful oxidizing agent (it can only gain electrons).

    Tiếng Việt

    Trong một phản ứng redox, electron chuyển giữa các species. Oxy-hoá là mất electron (số oxi hoá tăng); hoá khử là nhận electron (số oxi hoá giảm). Theo dõi sự thay đổi bằng số oxi hoá, và nhớ rằng mọi quá trình oxy-hoá đều đi kèm với quá trình hoả khử – số electron mất bằng số electron nhận.

    Oxi hóa–khử là sự chuyển giao electron: chất khử bị oxi hóa, chất oxi hóa bị khử
    Redox là sự chuyển giao electron: chất khử bị oxy-hoá, chất oxy-hoá bị hoả khử

    Ví dụ minh họa. Tìm số oxi hóa của mangan trong ion permanganat, $\text{KMnO}_4$. Kali có số oxi hóa $+1$ và mỗi oxy có $-2$ (bốn nguyên tử oxy, tổng $-8$). Toàn bộ công thức trung hòa về điện, nên $(+1)+\text{Mn}+(-8)=0$, dẫn đến $\text{Mn}=+7$ – giá trị tối đa của nó, đây cũng là lý do tại sao ion permanganat là chất oxi hóa mạnh (nó chỉ có thể nhận thêm electron).

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Watch electrons transfer in a redox reaction · ⁨Quan sát sự chuyển giao electron trong phản ứng oxi hóa khử⁩

    In a redox reaction one species is oxidised (loses electrons) and another is reduced (gains them). Follow the electrons move from the metal to the non-metal. · ⁨Trong một phản ứng oxi hóa khử, một chất bị oxi hóa (mất electron) và chất kia bị khử (nhận electron). Theo dõi dòng electron di chuyển từ kim loại sang phi kim.⁩

    4.9

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • Balance every equation and work in moles — convert grams→moles, cross the mole ratio, then convert back.
    • Find the limiting reactant by comparing mole ratios; it sets the maximum product (theoretical yield).
    • In redox, remember OIL RIG: oxidation is loss of electrons, reduction is gain; every oxidation is paired with a reduction.
    • For titrations use the balanced ratio to link the known and unknown at the equivalence point.
    • A net ionic equation shows only the species that change; leave out spectator ions.
    Tiếng Việt
    • Cân bằng mọi phương trình và tính theo mol — chuyển gam sang mol, áp dụng tỉ lệ mol, sau đó chuyển ngược lại.
    • Xác định chất phản ứng hạn chế bằng cách so sánh tỉ lệ mol; nó xác định lượng sản phẩm tối đa (tỷ suất lý thuyết).
    • Trong phản ứng oxi hóa - khử, hãy nhớ OIL RIG: oxi hóa là mất electron, khử là nhận electron; mỗi quá trình oxi hóa luôn đi kèm với quá trình khử.
    • Đối với phép chuẩn độ, sử dụng tỉ lệ cân bằng để liên kết đại lượng đã biết và chưa biết tại điểm tương đương.
    • Phương trình ion thu gọn chỉ hiển thị các species tham gia thay đổi; loại bỏ các ion không tham gia phản ứng (ion quan sát).
  • 5

    Kinetics · ⁨Động học hóa học⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    5.1

    How Fast a Reaction Goes · ⁨Tốc Độ Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.1.A: Explain the relationship between the rate of a chemical reaction and experimental parameters.

    • 5.1.A.1 The kinetics of a chemical reaction is defined as the rate at which an amount of reactants is converted to products per unit of time.
    • 5.1.A.2 The rates of change of reactant and product concentrations are determined by the stoichiometry in the balanced chemical equation.
    • 5.1.A.3 The rate of a reaction is influenced by reactant concentrations, temperature, surface area, catalysts, and other environmental factors.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.1.A: Giải thích mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng hóa học và các thông số thực nghiệm.

    • 5.1.A.1 Động học của một phản ứng hóa học được định nghĩa là tốc độ mà một lượng chất tham gia được chuyển đổi thành sản phẩm theo đơn vị thời gian.
    • 5.1.A.2 Tốc độ biến thiên nồng độ chất tham gia và sản phẩm được xác định bởi hệ số tỉ lệ trong phương trình hóa học cân bằng.
    • 5.1.A.3 Tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng bởi nồng độ chất tham gia, nhiệt độ, diện tích bề mặt, chất xúc tác và các yếu tố môi trường khác.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    The Maxwell–Boltzmann distribution

    Kinetics 动力学 studies reaction rate 反应速率 – how fast reactants become products. Rate is the change in concentration per unit time, and it typically decreases as reactants are used up. Rate rises with higher concentration, higher temperature, greater surface area, and a catalyst.

    Tiếng Việt
    Bộ chuyển đổi xúc tác: chất xúc tác tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hóa mà không bị tiêu hao
    Bộ chuyển đổi xúc tác: chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách hạ năng lượng hoạt hóa mà không bị tiêu thụ
    Phân bố Maxwell–Boltzmann

    Động học nghiên cứu tốc độ phản ứng – sự biến đổi nhanh chóng của chất phản ứng thành sản phẩm. Tốc độ là sự thay đổi nồng độ theo đơn vị thời gian, và thường giảm khi chất phản ứng bị tiêu thụ. Tốc độ tăng lên khi nồng độ cao hơn, nhiệt độ cao hơn, diện tích bề mặt lớn hơn và có mặt chất xúc tác.

    Nhiều hạt hơn trong cùng một thể tích va chạm thường xuyên hơn, nên tốc độ tăng lên
    Nhiều hạt hơn trong cùng một thể tích va chạm thường xuyên hơn, nên tốc độ tăng lên
    Xi-lanh khí: đo thể tích khí theo thời gian giúp xác định tốc độ phản ứng dựa trên độ dốc
    Xi-lanh khí: đo thể tích khí theo thời gian cho thấy tốc độ phản ứng thông qua độ dốc của đồ thị
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Change conditions and watch the rate · ⁨Thay đổi điều kiện và quan sát tốc độ⁩

    Reaction rate rises with temperature, concentration, and a catalyst — each gives more frequent or more successful collisions. Change each and watch the reaction speed up. · ⁨Tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ, nồng độ và chất xúc tác — mỗi yếu tố mang lại nhiều va chạm hơn hoặc va chạm hiệu quả hơn. Thay đổi từng yếu tố và quan sát phản ứng diễn ra nhanh hơn.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Kinetics/kɪˈnetɪks/ Động học hóa học
    reaction rate/rɪˈækʃn reɪt/ tốc độ phản ứng
    rate law/reɪt lɔː/ luật tốc độ
    rate constant/reɪt ˈkɒnstənt/ hằng số tốc độ
    orders/ˈɔːdəz/ các trật tự
    catalyst/ˈkætəlɪst/ chất xúc tác
    5.2

    Writing the Rate Law · ⁨Viết Phương Trình Tốc Độ⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.2.A: Represent experimental data with a consistent rate law expression.

    • 5.2.A.1 Experimental methods can be used to monitor the amounts of reactants and/or products of a reaction over time and to determine the rate of the reaction.
    • 5.2.A.2 The rate law expresses the rate of a reaction as proportional to the concentration of each reactant raised to a power.
    • 5.2.A.3 The power of each reactant in the rate law is the order of the reaction with respect to that reactant. The sum of the powers of the reactant concentrations in the rate law is the overall order of the reaction.
    • 5.2.A.4 The proportionality constant in the rate law is called the rate constant. The value of this constant is temperature dependent and the units reflect the overall reaction order.
    • 5.2.A.5 Comparing initial rates of a reaction is a method to determine the order with respect to each reactant.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.2.A: Biểu diễn dữ liệu thực nghiệm bằng biểu thức định luật tốc độ nhất quán.

    • 5.2.A.1 Các phương pháp thực nghiệm có thể được sử dụng để theo dõi lượng chất tham gia và/hoặc sản phẩm của một phản ứng theo thời gian và xác định tốc độ phản ứng.
    • 5.2.A.2 Định luật tốc độ biểu thị tốc độ của một phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ của mỗi chất tham gia nâng lên một số mũ.
    • 5.2.A.3 Số mũ của mỗi chất tham gia trong định luật tốc độ là bậc phản ứng đối với chất đó. Tổng các số mũ của nồng độ các chất tham gia trong định luật tốc độ là bậc tổng quát của phản ứng.
    • 5.2.A.4 Hằng số tỷ lệ thuận trong định luật tốc độ được gọi là hằng số tốc độ. Giá trị của hằng số này phụ thuộc vào nhiệt độ và đơn vị phản ánh bậc phản ứng tổng quát.
    • 5.2.A.5 So sánh tốc độ ban đầu của một phản ứng là một phương pháp để xác định bậc đối với từng chất tham gia.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The rate law 速率方程 relates rate to reactant concentrations:

    $$\text{rate}=k[\text{A}]^m[\text{B}]^n,$$
    where $k$ is the rate constant 速率常数 and $m,n$ are the orders 级数. Orders are found experimentally (not from the balanced coefficients) by seeing how the rate changes when you change one concentration at a time.

    Worked example. In experiments, doubling $[\text{A}]$ makes the rate four times larger, while doubling $[\text{B}]$ leaves the rate unchanged. So the reaction is second order in A ($2^2=4$) and zero order in B, giving $\text{rate}=k[\text{A}]^2$. The overall order is $2+0=2$. Never read the orders off the balanced coefficients – only experiment gives them.

    Tiếng Việt

    Phương trình tốc độ liên hệ tốc độ phản ứng với nồng độ chất phản ứng:

    $$\text{rate}=k[\text{A}]^m[\text{B}]^n,$$
    trong đó $k$ là hằng số tốc độ và $m,n$ là bậc phản ứng. Bậc phản ứng được tìm ra thí nghiệm (không phải từ hệ số cân bằng) bằng cách quan sát sự thay đổi của tốc độ khi bạn thay đổi từng nồng độ một cách riêng biệt.

    Tốc độ theo nồng độ đối với phản ứng bậc không, bậc một và bậc hai
    Tốc độ phản ứng theo nồng độ đối với phản ứng bậc không, bậc một và bậc hai

    Ví dụ có lời giải. Trong thí nghiệm, việc nhân đôi $[\text{A}]$ làm cho tốc độ gấp bốn lần, trong khi nhân đôi $[\text{B}]$ khiến tốc độ không thay đổi. Vậy phản ứng này là bậc hai theo A ($2^2=4$) và bậc không theo B, tạo ra $\text{rate}=k[\text{A}]^2$. Tổng bậc phản ứng là $2+0=2$. Tuyệt đối không đọc bậc phản ứng từ hệ số cân bằng – chỉ có thí nghiệm mới cung cấp chúng.

    5.3

    Concentration Over Time · ⁨Nồng Độ Theo Thời Gian⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.3.A: Identify the rate law expression of a chemical reaction using data that show how the concentrations of reaction species change over time.

    • 5.3.A.1 The order of a reaction can be inferred from a graph of concentration of reactant versus time.
    • 5.3.A.2 If a reaction is first order with respect to a reactant being monitored, a plot of the natural log (ln) of the reactant concentration as a function of time will be linear.
    • 5.3.A.3 If a reaction is second order with respect to a reactant being monitored, a plot of the reciprocal of the concentration of that reactant versus time will be linear.
    • 5.3.A.4 The slopes of the concentration versus time data for zeroth, first, and second order reactions can be used to determine the rate constant for the reaction.
      • Zeroth order:
      • Equation: $[\mathrm{A}]_t - [\mathrm{A}]_0 = -kt$
      • First order:
      • Equation: $\ln[\mathrm{A}]_t - \ln[\mathrm{A}]_0 = -kt$
      • Second order:
      • Equation: $1/[\mathrm{A}]_t - 1/[\mathrm{A}]_0 = kt$
    • 5.3.A.5 Half-life is a critical parameter for first order reactions because the half-life is constant and related to the rate constant for the reaction by the equation:
      • Equation: $t_{1/2} = 0.693/k.$
    • 5.3.A.6 Radioactive decay processes provide an important illustration of first order kinetics.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.3.A: Xác định biểu thức định luật tốc độ của một phản ứng hóa học bằng dữ liệu cho thấy sự thay đổi nồng độ của các loài phản ứng theo thời gian.

    • 5.3.A.1 Bậc của một phản ứng có thể suy ra từ đồ thị nồng độ chất tham gia theo thời gian.
    • 5.3.A.2 Nếu một phản ứng có bậc nhất đối với một chất tham gia đang được theo dõi, đồ thị logarit tự nhiên (ln) của nồng độ chất tham gia theo hàm số thời gian sẽ là đường thẳng.
    • 5.3.A.3 Nếu một phản ứng có bậc hai đối với một chất tham gia đang được theo dõi, đồ thị nghịch đảo của nồng độ chất tham gia đó theo thời gian sẽ là đường thẳng.
    • 5.3.A.4 Hệ số góc của dữ liệu nồng độ theo thời gian cho các phản ứng bậc không, bậc nhất và bậc hai có thể được sử dụng để xác định hằng số tốc độ của phản ứng.
      • Phản ứng bậc không:
      • Phương trình: $[\mathrm{A}]_t - [\mathrm{A}]_0 = -kt$
      • Phản ứng bậc nhất:
      • Phương trình: $\ln[\mathrm{A}]_t - \ln[\mathrm{A}]_0 = -kt$
      • Phản ứng bậc hai:
      • Phương trình: $1/[\mathrm{A}]_t - 1/[\mathrm{A}]_0 = kt$
    • 5.3.A.5 Thời gian bán hủy là tham số quan trọng đối với các phản ứng bậc nhất vì thời gian bán hủy là hằng số và liên hệ với hằng số tốc độ của phản ứng qua phương trình:
      • Phương trình: $t_{1/2} = 0.693/k.$
    • 5.3.A.6 Quá trình phân rã phóng xạ cung cấp một ví dụ quan trọng về động học bậc nhất.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The integrated rate laws describe how concentration falls with time and give straight-line tests:

    • Zero order: $[\text{A}]$ vs $t$ is linear.
    • First order: $\ln[\text{A}]$ vs $t$ is linear; constant half-life 半衰期.
    • Second order: $\dfrac{1}{[\text{A}]}$ vs $t$ is linear.

    Whichever plot is straight tells you the order and gives $k$ from its slope.

    Worked example. A first-order reaction has rate constant $k=0.030\ \text{s}^{-1}$. Its half-life is

    $$t_{1/2}=\frac{0.693}{k}=\frac{0.693}{0.030}=23\ \text{s},$$
    and, being first order, that half-life stays the same no matter how much reactant remains – so after $46\ \text{s}$ ($2$ half-lives) one quarter is left.

    Tiếng Việt

    Các phương trình tốc độ tích phân mô tả sự suy giảm nồng độ theo thời gian và đưa ra các kiểm tra dạng đường thẳng:

    Phản ứng bậc nhất có chu kỳ bán rã không đổi
    Phản ứng bậc nhất có chu kỳ bán rã không đổi
    • Bậc không: $[\text{A}]$ vs $t$ là đường thẳng.
    • Bậc một: $\ln[\text{A}]$ vs $t$ là đường thẳng; thời gian bán hủy không đổi.
    • Bậc hai: $\dfrac{1}{[\text{A}]}$ vs $t$ là đường thẳng.

    Dù biểu đồ nào là đường thẳng thì đều cho biết bậc phản ứng và cung cấp $k$ từ độ dốc của nó.

    Ví dụ có lời giải. Một phản ứng bậc một có hằng số tốc độ $k=0.030\ \text{s}^{-1}$. Thời gian bán hủy của nó là

    $$t_{1/2}=\frac{0.693}{k}=\frac{0.693}{0.030}=23\ \text{s},$$
    vì là phản ứng bậc một, thời gian bán hủy này luôn không đổi bất kể còn bao nhiêu chất phản ứng – nên sau $46\ \text{s}$ ($2$ thời gian bán hủy), chỉ còn lại một phần tư.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Track concentration as a reaction runs · ⁨Theo dõi nồng độ khi phản ứng diễn ra⁩

    As reactants are used up the rate slows, so a concentration-time curve is steep at first and flattens out. Raising temperature or adding a catalyst steepens it. · ⁨Khi chất tham gia tiêu hao, tốc độ chậm lại, vì vậy đồ thị nồng độ - thời gian ban đầu dốc và sau đó phẳng dần. Nâng nhiệt độ hoặc thêm chất xúc tác sẽ làm đồ thị dốc hơn.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    half-life/hɑːf laɪf/ thời gian bán rã
    reaction mechanism/rɪˈækʃn ˈmekənɪzəm/ cơ chế phản ứng
    elementary steps/ˌelɪˈmentəri steps/ bước sơ cấp
    intermediates/ˌɪntəˈmiːdɪəts/ chất trung gian
    5.4

    The Steps a Reaction Really Takes · ⁨Các Bước Thực Sự Của Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.4.A: Represent an elementary reaction as a rate law expression using stoichiometry.

    • 5.4.A.1 The rate law of an elementary reaction can be inferred from the stoichiometry of the particles participating in a collision.
    • 5.4.A.2 Elementary reactions involving the simultaneous collision of three or more particles are rare.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.4.A: Biểu diễn một phản ứng nguyên sơ cấp dưới dạng biểu thức định luật tốc độ dựa trên hệ số tỉ lệ.

    • 5.4.A.1 Định luật tốc độ của một phản ứng nguyên sơ cấp có thể suy ra từ hệ số tỉ lệ của các hạt tham gia va chạm.
    • 5.4.A.2 Các phản ứng nguyên sơ cấp liên quan đến va chạm đồng thời của ba hoặc nhiều hạt hơn là hiếm gặp.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A reaction mechanism 反应机理 is the sequence of elementary steps 基元反应 that actually occur. Their molecularity (how many particles collide in a step) sets that step's rate law directly. Species made in one step and used up in a later one are intermediates 中间体.

    Tiếng Việt

    Cơ chế phản ứng là chuỗi các bước sơ cấp thực sự diễn ra. Molecularity (số hạt va chạm trong một bước) của chúng xác định trực tiếp phương trình tốc độ của bước đó. Các species được tạo ra ở bước này và tiêu thụ ở bước sau gọi là chất trung gian.

    5.5

    Why Collisions Do or Do Not React · ⁨Tại Sao Va Chạm Dẫn Đến或不 Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.5.A: Explain the relationship between the rate of an elementary reaction and the frequency, energy, and orientation of particle collisions.

    • 5.5.A.1 For an elementary reaction to successfully produce products, reactants must successfully collide to initiate bond-breaking and bond-making events.
    • 5.5.A.2 In most reactions, only a small fraction of the collisions leads to a reaction. Successful collisions have both sufficient energy to overcome the activation energy requirements and orientations that allow the bonds to rearrange in the required manner.
    • 5.5.A.3 The Maxwell-Boltzmann distribution curve describes the distribution of particle energies; this distribution can be used to gain a qualitative estimate of the fraction of collisions with sufficient energy to lead to a reaction, and also how that fraction depends on temperature.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.5.A: Giải thích mối quan hệ giữa tốc độ của một phản ứng nguyên sơ cấp với tần suất, năng lượng và hướng va chạm của các hạt.

    • 5.5.A.1 Để một phản ứng nguyên sơ cấp tạo ra sản phẩm thành công, các chất tham gia phải va chạm thành công để khởi phát các sự kiện phá vỡ và hình thành liên kết.
    • 5.5.A.2 Trong hầu hết các phản ứng, chỉ một phần nhỏ các va chạm dẫn đến phản ứng. Các va chạm thành công phải có đủ năng lượng để vượt qua yêu cầu năng lượng hoạt hóa và có hướng sắp xếp cho phép các liên kết tái cấu trúc theo cách cần thiết.
    • 5.5.A.3 Đường cong phân bố Maxwell-Boltzmann mô tả sự phân bố năng lượng của các hạt; sự phân bố này có thể được sử dụng để ước tính định tính tỷ lệ các va chạm có đủ năng lượng để dẫn đến phản ứng, cũng như cách tỷ lệ này phụ thuộc vào nhiệt độ.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Collision theory

    Collision theory 碰撞理论: molecules must collide with enough energy (the activation energy 活化能, $E_a$) and the correct orientation to react. Higher temperature means more molecules exceed $E_a$, so the reaction speeds up sharply.

    Tiếng Việt
    Lý thuyết va chạm

    Lý thuyết va chạm: các phân tử phải va chạm với đủ năng lượng (là năng lượng hoạt hóa, $E_a$) và theo hướng đúng để phản ứng xảy ra. Nhiệt độ cao hơn nghĩa là có nhiều phân tử vượt qua $E_a$ hơn, do đó phản ứng diễn ra nhanh chóng.

    Một va chạm chỉ dẫn đến phản ứng khi có định hướng đúng và đủ năng lượng
    Một va chạm chỉ phản ứng khi có định hướng đúng và đủ năng lượng
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Which molecules clear the activation energy · ⁨Những phân tử nào vượt qua năng lượng hoạt hóa⁩

    Only collisions with energy above the activation energy react. Heating shifts the speed distribution right, so a much larger fraction of molecules can react. · ⁨Chỉ những va chạm có năng lượng cao hơn năng lượng hoạt hóa mới xảy ra phản ứng. Đun nóng dịch chuyển phân bố tốc độ sang phải, khiến một tỷ lệ lớn hơn nhiều phân tử có thể phản ứng.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ Lý thuyết va chạm
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ năng lượng hoạt hóa
    energy profile/ˈenədʒi ˈprəʊfaɪl/ biểu đồ năng lượng
    transition state/trænˈsɪʃn steɪt/ trạng thái chuyển tiếp
    5.6

    Reading an Energy Profile · ⁨Đọc Đồ Thị Năng Lượng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.6.A: Represent the activation energy and overall energy change in an elementary reaction using a reaction energy profile.

    • 5.6.A.1 Elementary reactions typically involve the breaking of some bonds and the forming of new ones.
    • 5.6.A.2 The reaction coordinate is the axis along which the complex set of motions involved in rearranging reactants to form products can be plotted.
    • 5.6.A.3 The energy profile gives the energy along the reaction coordinate, which typically proceeds from reactants, through a transition state, to products. The energy difference between the reactants and the transition state is the activation energy for the forward reaction.
    • 5.6.A.4 The rate of an elementary reaction is temperature dependent because the proportion of particle collisions that are energetic enough to reach the transition state varies with temperature. The Arrhenius equation relates the temperature dependence of the rate of an elementary reaction to the activation energy needed by molecular collisions to reach the transition state.
      • Exclusion statement: Calculations involving the Arrhenius equation will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.6.A: Biểu diễn năng lượng hoạt hóa và sự thay đổi năng lượng tổng quát trong một phản ứng nguyên sơ cấp bằng đồ thị năng lượng phản ứng.

    • 5.6.A.1 Các phản ứng nguyên sơ cấp thường bao gồm việc phá vỡ một số liên kết và hình thành các liên kết mới.
    • 5.6.A.2 Tọa độ phản ứng là trục mà dọc theo đó bộ chuyển động phức tạp liên quan đến việc tái cấu trúc chất tham gia để tạo thành sản phẩm có thể được vẽ.
    • 5.6.A.3 Đồ thị năng lượng cho biết năng lượng dọc theo tọa độ phản ứng, thường tiến hành từ chất tham gia, qua trạng thái chuyển tiếp, đến sản phẩm. Hiệu năng lượng giữa chất tham gia và trạng thái chuyển tiếp là năng lượng hoạt hóa cho phản ứng thuận.
    • 5.6.A.4 Tốc độ của một phản ứng nguyên sơ cấp phụ thuộc vào nhiệt độ vì tỷ lệ các va chạm hạt có đủ năng lượng để đạt đến trạng thái chuyển tiếp thay đổi theo nhiệt độ. Phương trình Arrhenius liên hệ sự phụ thuộc nhiệt độ của tốc độ phản ứng nguyên sơ cấp với năng lượng hoạt hóa cần thiết bởi các va chạm phân tử để đạt đến trạng thái chuyển tiếp.
      • Lưu ý loại trừ: Các bài toán tính toán liên quan đến phương trình Arrhenius sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Reaction energy profile

    An energy profile 能量图 plots energy along the reaction path. The peak is the transition state 过渡态; the climb from reactants to the peak is $E_a$; the difference between reactant and product energies is the enthalpy change $\Delta H$ (down for exothermic).

    Tiếng Việt
    Đồ thị năng lượng phản ứng

    Một đồ thị năng lượng biểu diễn sự biến thiên năng lượng dọc theo đường đi của phản ứng. Đỉnh cao nhất là trạng thái chuyển tiếp; phần năng lượng tăng từ chất tham gia lên đỉnh là $E_a$; hiệu số năng lượng giữa chất tham gia và sản phẩm là độ biến thiên enthalpy $\Delta H$ (giảm đối với phản ứng tỏa nhiệt).

    Phản ứng tỏa nhiệt kết thúc ở mức thấp hơn chất tham gia; phản ứng thu nhiệt kết thúc ở mức cao hơn
    Phản ứng tỏa nhiệt kết thúc ở mức thấp hơn chất phản ứng; phản ứng thu nhiệt kết thúc ở mức cao hơn
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Read activation energy off the profile · ⁨Đọc năng lượng hoạt hóa từ đồ thị năng lượng⁩

    An energy profile plots energy along the reaction. The hump is the activation energy; the drop from reactants to products is $\Delta H$. A catalyst lowers the hump. · ⁨Một đồ thị năng lượng biểu diễn năng lượng dọc theo phản ứng. Đỉnh đồi là năng lượng hoạt hóa; phần dốc xuống từ chất tham gia sang sản phẩm là $\Delta H$. Chất xúc tác làm giảm đỉnh đồi.⁩

    5.7

    The Sequence of Steps · ⁨Trình Tự Các Bước⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.7.A: Identify the components of a reaction mechanism.

    • 5.7.A.1 A reaction mechanism consists of a series of elementary reactions, or steps, that occur in sequence. The components may include reactants, intermediates, products, and catalysts.
    • 5.7.A.2 The elementary steps when combined should align with the overall balanced equation of a chemical reaction.
    • 5.7.A.3 A reaction intermediate is produced by some elementary steps and consumed by others, such that it is present only while a reaction is occurring.
    • 5.7.A.4 Experimental detection of a reaction intermediate is a common way to build evidence in support of one reaction mechanism over an alternative mechanism.
      • Exclusion statement: Collection of data pertaining to detection of a reaction intermediate will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.7.A: Xác định các thành phần của cơ chế phản ứng.

    • 5.7.A.1 Một cơ chế phản ứng bao gồm một chuỗi các phản ứng nguyên sơ cấp, hay bước, xảy ra theo thứ tự. Các thành phần có thể bao gồm chất tham gia, chất trung gian, sản phẩm và xúc tác.
    • 5.7.A.2 Khi cộng lại, các bước nguyên sơ cấp phải khớp với phương trình cân bằng tổng quát của một phản ứng hóa học.
    • 5.7.A.3 Chất trung gian phản ứng được tạo ra bởi một số bước nguyên sơ cấp và bị tiêu thụ bởi các bước khác, do đó nó chỉ tồn tại trong suốt quá trình phản ứng diễn ra.
    • 5.7.A.4 Việc phát hiện thực nghiệm chất trung gian phản ứng là cách phổ biến để xây dựng bằng chứng ủng hộ một cơ chế phản ứng so với cơ chế thay thế.
      • Lưu ý loại trừ: Thu thập dữ liệu liên quan đến việc phát hiện chất trung gian phản ứng sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    In a multi-step mechanism, the steps must add up to the overall balanced equation (intermediates cancel). Each step has its own energy hill; the tallest hill is the slowest step.

    Tiếng Việt

    Trong cơ chế nhiều bước, các bước phải cộng lại với nhau để tạo ra phương trình tổng quát đã cân bằng (các chất trung gian triệt tiêu). Mỗi bước có một đồi năng lượng riêng; đồi cao nhất chính là bước chậm nhất.

    Bước chậm có hàng rào năng lượng cao hơn là bước xác định tốc độ
    Bước chậm với rào cản cao hơn quyết định tốc độ phản ứng
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    rate-determining step/reɪt dɪˈtɜːmɪnɪŋ step/ bước xác định tốc độ
    5.8

    Finding the Rate Law From a Mechanism · ⁨Tìm Phương Trình Tốc Độ Từ Cơ Chế⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.8.A: Identify the rate law for a reaction from a mechanism in which the first step is rate limiting.

    • 5.8.A.1 For reaction mechanisms in which each elementary step is irreversible, or in which the first step is rate limiting, the rate law of the reaction is set by the molecularity of the slowest elementary step (i.e., the rate-limiting step).
      • Exclusion statement: Collection of data pertaining to detection of a reaction intermediate will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.8.A: Xác định định luật tốc độ cho một phản ứng từ cơ chế mà trong đó bước đầu tiên là bước giới hạn tốc độ.

    • 5.8.A.1 Đối với các cơ chế phản ứng mà mỗi bước sơ cấp là không thuận nghịch, hoặc trong đó bước đầu tiên là bước giới hạn tốc độ, phương trình tốc độ của phản ứng được xác định bởi phân tử số của bước sơ cấp chậm nhất (tức là bước giới hạn tốc độ).
      • Lưu ý loại trừ: Thu thập dữ liệu liên quan đến việc phát hiện chất trung gian phản ứng sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The rate-determining step 决速步骤 is the slowest step; its molecularity gives the overall rate law. A valid mechanism must (1) add to the overall reaction and (2) predict the experimentally observed rate law.

    Worked example. Suppose the slow (rate-determining) step is the bimolecular collision $\text{NO}_2+\text{NO}_2\rightarrow\text{NO}_3+\text{NO}$. Its molecularity gives the rate law directly: $\text{rate}=k[\text{NO}_2]^2$. If experiment shows exactly this, the proposed mechanism is consistent; if experiment gave $\text{rate}=k[\text{NO}_2]$, the mechanism would be wrong.

    Tiếng Việt

    Bước quyết định tốc độ là bước chậm nhất; molecularity của nó xác định phương trình tốc độ tổng quát. Một cơ chế hợp lệ phải (1) cộng lại tạo ra phản ứng tổng quát và (2) dự đoán đúng phương trình tốc độ quan sát được trong thí nghiệm.

    Ví dụ có lời giải. Giả sử bước chậm (deciding rate) là va chạm song phân tử $\text{NO}_2+\text{NO}_2\rightarrow\text{NO}_3+\text{NO}$. Molecularity của nó trực tiếp cho phương trình tốc độ: $\text{rate}=k[\text{NO}_2]^2$. Nếu thí nghiệm khớp chính xác điều này, cơ chế đề xuất là phù hợp; nếu thí nghiệm cho ra $\text{rate}=k[\text{NO}_2]$, cơ chế sẽ sai.

    5.9

    When the First Step Is Fast · ⁨Khi Bước Đầu Tiên Là Nhanh⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.9.A: Identify the rate law for a reaction from a mechanism in which the first step is not rate limiting.

    • 5.9.A.1 If the first elementary reaction is not rate limiting, approximations (such as pre-equilibrium) must be made to determine a rate law expression.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.9.A: Xác định phương trình tốc độ cho một phản ứng từ cơ chế trong đó bước đầu tiên không phải là bước giới hạn tốc độ.

    • 5.9.A.1 Nếu phản ứng sơ cấp đầu tiên không phải là bước giới hạn tốc độ, cần đưa ra các xấp xỉ (như cân bằng trước) để xác định biểu thức phương trình tốc độ.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    If a fast step precedes the slow one, an intermediate appears in the slow step's rate law. Use the fast pre-equilibrium to rewrite that intermediate in terms of reactants, so the final rate law contains only measurable species.

    Tiếng Việt

    Nếu một bước nhanh diễn ra trước bước chậm, chất trung gian sẽ xuất hiện trong phương trình tốc độ của bước chậm. Sử dụng cân bằng nhanh ban đầu để viết lại chất trung gian theo chất phản ứng, sao cho phương trình tốc độ cuối cùng chỉ chứa các loài có thể đo lường được.

    5.10

    Energy Profiles for Many Steps · ⁨Đồ Thị Năng Lượng Cho Nhiều Bước⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.10.A: Represent the activation energy and overall energy change in a multistep reaction with a reaction energy profile.

    • 5.10.A.1 Knowledge of the energetics of each elementary reaction in a mechanism allows for the construction of an energy profile for a multistep reaction.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.10.A: Biểu diễn năng lượng hoạt hóa và tổng biến đổi năng lượng trong phản ứng nhiều bước bằng hồ sơ năng lượng phản ứng.

    • 5.10.A.1 Kiến thức về nhiệt động lực học của mỗi phản ứng cơ bản trong cơ chế cho phép xây dựng hồ sơ năng lượng cho phản ứng nhiều bước.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A multi-step reaction's profile shows several peaks (one per step) with valleys (intermediates) between them. The highest peak is the rate-determining transition state – it controls the overall rate.

    Tiếng Việt

    Biểu đồ của phản ứng nhiều bước hiển thị nhiều đỉnh (một đỉnh cho mỗi bước) với các đáy (chất trung gian) nằm giữa chúng. Đỉnh cao nhất là trạng thái chuyển tiếp xác định tốc độ – nó kiểm soát tốc độ tổng thể.

    5.11

    How Catalysts Speed Things Up · ⁨Cách Xúc tác Tăng Tốc Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 5.11.A: Explain the relationship between the effect of a catalyst on a reaction and changes in the reaction mechanism.

    • 5.11.A.1 In order for a catalyst to increase the rate of a reaction, the addition of the catalyst must increase the number of effective collisions and/or provide a reaction path with a lower activation energy relative to the original reaction coordinate.
    • 5.11.A.2 In a reaction mechanism containing a catalyst, the net concentration of the catalyst is constant. However, the catalyst will frequently be consumed in the rate-determining step of the reaction, only to be regenerated in a subsequent step in the mechanism.
    • 5.11.A.3 Some catalysts accelerate a reaction by binding to the reactant(s). The reactants are either oriented more favorably or react with lower activation energy. There is often a new reaction intermediate in which the catalyst is bound to the reactant(s). Many enzymes function in this manner.
    • 5.11.A.4 Some catalysts involve covalent bonding between the catalyst and the reactant(s). An example is acid-base catalysis, in which a reactant or intermediate either gains or loses a proton. This introduces a new reaction intermediate and new elementary reactions involving that intermediate.
    • 5.11.A.5 In surface catalysis, a reactant or intermediate binds to, or forms a covalent bond with, the surface. This introduces elementary reactions involving these new bound reaction intermediate(s).
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 5.11.A: Giải thích mối quan hệ giữa tác động của chất xúc tác lên phản ứng và sự thay đổi trong cơ chế phản ứng.

    • 5.11.A.1 Để chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng, việc bổ sung chất xúc tác phải làm tăng số va chạm hiệu quả và/hoặc cung cấp đường đi phản ứng với năng lượng hoạt hóa thấp hơn so với tọa độ phản ứng ban đầu.
    • 5.11.A.2 Trong cơ chế phản ứng có chứa chất xúc tác, nồng độ ròng của chất xúc tác không đổi. Tuy nhiên, chất xúc tác thường bị tiêu thụ trong bước quyết định tốc độ của phản ứng, chỉ để được tái sinh trong bước tiếp theo của cơ chế.
    • 5.11.A.3 Một số chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách liên kết với chất tham gia. Các chất tham gia được sắp xếp thuận lợi hơn hoặc phản ứng với năng lượng hoạt hóa thấp hơn. Thường có một trung gian phản ứng mới trong đó chất xúc tác liên kết với chất tham gia. Nhiều enzyme hoạt động theo cách này.
    • 5.11.A.4 Một số chất xúc tác liên quan đến liên kết cộng hóa trị giữa chất xúc tác và chất tham gia. Một ví dụ là xúc tác axit-bazơ, trong đó chất tham gia hoặc trung gian nhận hoặc mất một proton. Điều này tạo ra một trung gian phản ứng mới và các phản ứng cơ bản mới liên quan đến trung gian đó.
    • 5.11.A.5 Trong xúc tác bề mặt, chất tham gia hoặc trung gian liên kết với, hoặc tạo liên kết cộng hóa trị với, bề mặt. Điều này đưa vào các phản ứng cơ bản liên quan đến trung gian phản ứng liên kết mới này/tháng này.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A catalyst 催化剂 speeds a reaction by providing a new pathway with a lower activation energy, without being consumed. It does not change $\Delta H$ or the equilibrium position – only how fast equilibrium is reached. On an energy profile, a catalyst lowers the peak(s).

    Tiếng Việt

    Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách cung cấp một con đường mới có năng lượng hoạt hóa thấp hơn, mà không bị tiêu thụ. Nó không thay đổi $\Delta H$ hay vị trí cân bằng – chỉ làm giảm thời gian để đạt đến cân bằng. Trên biểu đồ năng lượng, xúc tác làm giảm các đỉnh.

    Chất xúc tác cung cấp lộ trình có năng lượng kích hoạt thấp hơn; sự thay đổi enthalpy không đổi
    Chất xúc tác cung cấp lộ trình có năng lượng kích hoạt thấp hơn; sự thay đổi enthalpy không đổi
    5.11

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • Rate rises with concentration, temperature, surface area, and a catalyst — explain each with collision theory (more, or more energetic, successful collisions).
    • Temperature works mainly by getting more particles above the activation energy, not just more collisions.
    • Reaction orders come from experiment, not the balanced coefficients — see how the rate changes when one concentration is varied.
    • On an energy profile the hill height is the activation energy and the reactant–product gap is $\Delta H$.
    • A catalyst lowers the activation energy (a new pathway) but leaves $\Delta H$ and the equilibrium position unchanged.
    Tiếng Việt
    • Tốc độ tăng theo nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt và xúc tác – giải thích từng yếu tố bằng thuyết va chạm (số lượng va chạm hiệu quả nhiều hơn hoặc có năng lượng cao hơn).
    • Nhiệt độ chủ yếu hoạt động bằng cách làm cho nhiều hạt hơn vượt qua năng lượng hoạt hóa, chứ không chỉ đơn thuần là tăng số va chạm.
    • Bậc phản ứng được xác định từ thực nghiệm, không phải từ hệ số cân bằng – hãy xem tốc độ thay đổi thế nào khi thay đổi nồng độ của một chất.
    • Trên biểu đồ năng lượng, chiều cao đồi chính là năng lượng hoạt hóa và khoảng cách giữa chất tham gia và sản phẩm là $\Delta H$.
    • Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa (bằng con đường mới) nhưng giữ nguyên $\Delta H$ và vị trí cân bằng không đổi.
  • 6

    Thermochemistry · ⁨Nhiệt hóa học⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    6.1

    Endothermic and Exothermic Processes · ⁨Quá Trình Hấp Nhiệt và Exothermic⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.1.A: Explain the relationship between experimental observations and energy changes associated with a chemical or physical transformation.

    • 6.1.A.1 Temperature changes in a system indicate energy changes.
    • 6.1.A.2 Energy changes in a system can be described as endothermic and exothermic processes such as the heating or cooling of a substance, phase changes, or chemical transformations.
    • 6.1.A.3 When a chemical reaction occurs, the energy of the system either decreases (exothermic reaction), increases (endothermic reaction), or remains the same. For exothermic reactions, the energy lost by the reacting species (system) is gained by the surroundings, as heat transfer from or work done by the system. Likewise, for endothermic reactions, the system gains energy from the surroundings by heat transfer to or work done on the system.
    • 6.1.A.4 The formation of a solution may be an exothermic or endothermic process, depending on the relative strengths of intermolecular/interparticle interactions before and after the dissolution process.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.1.A: Giải thích mối liên hệ giữa các quan sát thực nghiệm và những thay đổi năng lượng đi kèm với sự biến đổi hóa học hoặc vật lý.

    • 6.1.A.1 Sự thay đổi nhiệt độ trong một hệ chỉ ra sự thay đổi năng lượng.
    • 6.1.A.2 Những thay đổi năng lượng trong một hệ có thể được mô tả dưới dạng các quá trình thu nhiệt và tỏa nhiệt như việc làm nóng hoặc làm mát một chất, chuyển pha, hoặc các biến đổi hóa học.
    • 6.1.A.3 Khi xảy ra phản ứng hóa học, năng lượng của hệ giảm (phản ứng tỏa nhiệt), tăng (phản ứng thu nhiệt), hoặc giữ nguyên. Đối với phản ứng tỏa nhiệt, năng lượng bị mất bởi các loài tham gia phản ứng (hệ) được môi trường xung quanh nhận lại, thông qua truyền nhiệt hoặc công do hệ thực hiện. Tương tự, đối với phản ứng thu nhiệt, hệ nhận năng lượng từ môi trường xung quanh thông qua truyền nhiệt vào hoặc công tác dụng lên hệ.
    • 6.1.A.4 Sự hình thành dung dịch có thể là quá trình tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt, tùy thuộc vào độ mạnh tương đối của các tương tác liên phân tử/liên hạt trước và sau quá trình hòa tan.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Thermochemistry 热化学 tracks energy in reactions. A process is exothermic 放热 if it releases energy to the surroundings (feels hot, $\Delta H<0$) and endothermic 吸热 if it absorbs energy (feels cold, $\Delta H>0$). Breaking bonds costs energy; forming bonds releases it – the net decides the sign.

    Tiếng Việt
    Túi làm lạnh tức thời: quá trình thu nhiệt hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh
    Một gói lạnh tức thì: quá trình hấp nhiệt hút nhiệt từ môi trường xung quanh

    Nhiệt động học theo dõi năng lượng trong phản ứng. Một quá trình là exothermic nếu nó giải phóng năng lượng ra môi trường xung quanh (cảm thấy nóng, $\Delta H<0$) và hấp nhiệt nếu nó hấp thụ năng lượng (cảm thấy lạnh, $\Delta H>0$). Phá vỡ liên kết tốn năng lượng; tạo liên kết giải phóng năng lượng – tổng hợp quyết định dấu.

    Phản ứng tỏa nhiệt làm nóng môi trường xung quanh; phản ứng thu nhiệt làm mát chúng
    Phản ứng exothermic làm nóng môi trường xung quanh; phản ứng hấp nhiệt làm mát chúng
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Compare endothermic and exothermic profiles · ⁨So sánh đồ thị thu nhiệt và phát nhiệt⁩

    An exothermic reaction releases energy (products lower than reactants, $\Delta H<0$); an endothermic one absorbs it. The hump is the activation energy. · ⁨Một phản ứng phát nhiệt giải phóng năng lượng (sản phẩm thấp hơn chất tham gia, $\Delta H<0$); một phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng. Đỉnh đồi là năng lượng hoạt hóa.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Thermochemistry/ˈθɜːməkemɪstri/ Nhiệt hóa học
    exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ exothermic (tỏa nhiệt)
    endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ endothermic (hấp thụ nhiệt)
    Heat/hiːt/ Nhiệt
    thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ cân bằng nhiệt
    specific heat/spəˈsɪfɪk hiːt/ nhiệt dung riêng
    6.2

    Energy Diagrams · ⁨Sơ Đồ Năng Lượng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.2.A: Represent a chemical or physical transformation with an energy diagram.

    • 6.2.A.1 A physical or chemical process can be described with an energy diagram that shows the endothermic or exothermic nature of that process.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.2.A: Biểu diễn một sự biến đổi hóa học hoặc vật lý bằng sơ đồ năng lượng.

    • 6.2.A.1 Một quá trình vật lý hoặc hóa học có thể được mô tả bằng sơ đồ năng lượng cho thấy tính chất thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt của quá trình đó.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    An energy diagram plots energy from reactants to products. Reactants above products means exothermic; below means endothermic. The vertical gap between them is the enthalpy change $\Delta H$.

    Tiếng Việt

    Sơ đồ năng lượng biểu diễn sự biến thiên năng lượng từ chất tham gia đến sản phẩm. Chất tham gia nằm trên sản phẩm nghĩa là exothermic; nằm dưới nghĩa là hấp nhiệt. Khoảng cách dọc giữa chúng là biến thiên enthalpy $\Delta H$.

    Sơ đồ năng lượng: sản phẩm của phản ứng tỏa nhiệt nằm dưới chất tham gia, phản ứng thu nhiệt nằm trên
    Sơ đồ năng lượng: sản phẩm exothermic nằm dưới chất tham gia, sản phẩm hấp nhiệt nằm trên
    6.3

    Heat Transfer and Thermal Equilibrium · ⁨Truyền Nhiệt và Cân Bằng Nhiệt⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.3.A: Explain the relationship between the transfer of thermal energy and molecular collisions.

    • 6.3.A.1 The particles in a warmer body have a greater average kinetic energy than those in a cooler body.
    • 6.3.A.2 Collisions between particles in thermal contact can result in the transfer of energy. This process is called "heat transfer," "heat exchange," or "transfer of energy as heat."
    • 6.3.A.3 Eventually, thermal equilibrium is reached as the particles continue to collide. At thermal equilibrium, the average kinetic energy of both bodies is the same, and hence, their temperatures are the same.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.3.A: Giải thích mối liên hệ giữa sự truyền tải năng lượng nhiệt và va chạm phân tử.

    • 6.3.A.1 Các hạt trong một vật nóng hơn có động năng trung bình lớn hơn so với các hạt trong vật lạnh hơn.
    • 6.3.A.2 Va chạm giữa các hạt tiếp xúc nhiệt có thể dẫn đến sự truyền tải năng lượng. Quá trình này được gọi là "truyền nhiệt", "trao đổi nhiệt" hoặc "truyền tải năng lượng dưới dạng nhiệt.".
    • 6.3.A.3 Cuối cùng, cân bằng nhiệt được thiết lập khi các hạt tiếp tục va chạm. Tại cân bằng nhiệt, động năng trung bình của cả hai vật là như nhau, và do đó, nhiệt độ của chúng cũng giống nhau.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Heat 热量 flows from hot to cold until objects reach thermal equilibrium 热平衡 (equal temperature). Energy is conserved: the heat lost by the hot object equals the heat gained by the cold one.

    Tiếng Việt

    Nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho đến khi các vật đạt cân bằng nhiệt (nhiệt độ bằng nhau). Năng lượng được bảo toàn: nhiệt lượng do vật nóng mất đi bằng nhiệt lượng do vật lạnh thu vào.

    6.4

    Heat Capacity and Calorimetry · ⁨Nhiệt Dung and Calorimetry⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.4.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing heating/cooling based on the amount of the substance, the heat capacity, and the change in temperature.

    • 6.4.A.1 The heating of a cool body by a warmer body is an important form of energy transfer between two systems. The amount of heat transferred between two bodies may be quantified by the heat transfer equation:

      • Equation: $q = mc\Delta T$.

      Calorimetry experiments are used to measure the transfer of heat.

    • 6.4.A.2 The first law of thermodynamics states that energy is conserved in chemical and physical processes.

    • 6.4.A.3 The transfer of a given amount of thermal energy will not produce the same temperature change in equal masses of matter with differing specific heat capacities.

    • 6.4.A.4 Heating a system increases the energy of the system, while cooling a system decreases the energy of the system.

    • 6.4.A.5 The specific heat capacity of a substance and the molar heat capacity are both used in energy calculations.

    • 6.4.A.6 Chemical systems change their energy through three main processes: heating/cooling, phase transitions, and chemical reactions.

    • 6.4.A.7 In calorimetry experiments involving dissolution, temperature changes of the mixture within the calorimeter can be used to determine the direction of energy flow. If the temperature of the mixture increases, thermal energy is released by the dissolution process (exothermic). If the temperature of the mixture decreases, thermal energy is absorbed by the dissolution process (endothermic).

    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.4.A: Tính toán nhiệt $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua quá trình làm nóng/làm mát dựa trên lượng chất, nhiệt dung và sự thay đổi nhiệt độ.

    • 6.4.A.1 Việc làm nóng một vật lạnh bằng một vật nóng hơn là một hình thức quan trọng của sự truyền tải năng lượng giữa hai hệ. Lượng nhiệt truyền tải giữa hai vật có thể được định lượng bằng phương trình truyền nhiệt:

      • Phương trình: $q = mc\Delta T$.

      Thí nghiệm calorimetry được sử dụng để đo lường sự truyền tải nhiệt.

    • 6.4.A.2 Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học phát biểu rằng năng lượng được bảo toàn trong các quá trình hóa học và vật lý.

    • 6.4.A.3 Sự truyền tải một lượng nhiệt nhất định sẽ không tạo ra sự thay đổi nhiệt độ giống nhau đối với các khối lượng vật chất bằng nhau có nhiệt dung riêng khác nhau.

    • 6.4.A.4 Làm nóng một hệ làm tăng năng lượng của hệ, trong khi làm mát một hệ làm giảm năng lượng của hệ.

    • 6.4.A.5 Nhiệt dung riêng của một chất và nhiệt dung mol đều được sử dụng trong các tính toán năng lượng.

    • 6.4.A.6 Các hệ hóa học thay đổi năng lượng thông qua ba quá trình chính: làm nóng/làm mát, chuyển pha và phản ứng hóa học.

    • 6.4.A.7 Trong các thí nghiệm calorimetry liên quan đến sự hòa tan, sự thay đổi nhiệt độ của hỗn hợp bên trong calorimeter có thể được sử dụng để xác định hướng dòng chảy năng lượng. Nếu nhiệt độ của hỗn hợp tăng, năng lượng nhiệt được giải phóng bởi quá trình hòa tan (tỏa nhiệt). Nếu nhiệt độ của hỗn hợp giảm, năng lượng nhiệt được hấp thụ bởi quá trình hòa tan (thu nhiệt).

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The heat to change a substance's temperature is

    $$q=mc\,\Delta T,$$
    where $c$ is the specific heat 比热容 (energy per gram per degree). Calorimetry 量热法 measures a reaction's heat by tracking the temperature change of surrounding water: the heat the water gains equals the heat the reaction releases.

    Worked example. A reaction in a coffee-cup calorimeter warms $100\ \text{g}$ of water by $8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). The heat absorbed by the water is

    $$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
    By energy conservation the reaction released this $3.3\ \text{kJ}$, so it is exothermic ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

    Tiếng Việt

    Nhiệt lượng cần thiết để thay đổi nhiệt độ của một chất là

    $$q=mc\,\Delta T,$$
    trong đó $c$ là nhiệt dung riêng (năng lượng trên gam mỗi độ). Calorimetry đo nhiệt lượng phản ứng bằng cách theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của nước xung quanh: nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng phản ứng giải phóng.

    Đo nhiệt lượng: đo sự thay đổi nhiệt độ của một khối lượng dung dịch đã biết
    Calorimetry: đo sự thay đổi nhiệt độ của một khối lượng dung dịch đã biết

    Ví dụ minh họa. Một phản ứng trong nhiệt lượng kế cốc cà phê làm $100\ \text{g}$ nước tăng $8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). Nhiệt lượng do nước hấp thụ là

    $$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
    Theo định luật bảo toàn năng lượng, phản ứng đã giải phóng lượng nhiệt $3.3\ \text{kJ}$ này, nên nó là exothermic ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Heat different materials · ⁨Nhiệt phân biệt các vật liệu khác nhau⁩

    $Q=mc\Delta T$: a high specific heat (like water's) means a lot of energy for a small temperature rise. Compare materials for the same heat input. · ⁨$Q=mc\Delta T$: nhiệt dung riêng cao (như của nước) có nghĩa là cần nhiều năng lượng để nhiệt độ tăng nhẹ. So sánh các vật liệu với cùng một lượng nhiệt cung cấp.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Calorimetry/ˌkælɔːˈrɪmətri/ Calorimetry (đo nhiệt lượng)
    phase change/feɪz tʃeɪndʒ/ sự chuyển pha
    enthalpy of reaction/enˈθælpi ɒv rɪˈækʃn/ enthalpy của phản ứng
    state function/steɪt ˈfʌŋkʃn/ hàm trạng thái
    standard enthalpy of formation/ˈstændəd enˈθælpi ɒv fɔːˈmeɪʃn/ enthalpy tạo thành tiêu chuẩn
    Hess's law/ˈhesɪz lɔː/ Định luật Hess
    6.5

    Energy of Phase Changes · ⁨Năng Lượng của Sự Chuyển Pha⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.5.A: Explain changes in the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a phase transition based on the amount of the substance in moles and the molar enthalpy of the phase transition.

    • 6.5.A.1 Energy must be transferred to a system to cause a substance to melt (or boil). The energy of the system therefore increases as the system undergoes a solid-to-liquid (or liquid-to-gas) phase transition. Likewise, a system releases energy when it freezes (or condenses). The energy of the system decreases as the system undergoes a liquid-to-solid (or gas-to-liquid) phase transition. The temperature of a pure substance remains constant during a phase change.
    • 6.5.A.2 The energy absorbed during a phase change is equal to the energy released during a complementary phase change in the opposite direction. For example, the molar enthalpy of condensation of a substance is equal to the negative of its molar enthalpy of vaporization. Similarly, the molar enthalpy of fusion can be used to calculate the energy absorbed when melting a substance and the energy released when freezing a substance.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.5.A: Giải thích sự thay đổi nhiệt $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua quá trình chuyển pha dựa trên lượng chất tính theo mol và enthalpy mol của quá trình chuyển pha.

    • 6.5.A.1 Năng lượng phải được truyền tải vào hệ để khiến một chất tan chảy (hoặc sôi). Do đó, năng lượng của hệ tăng lên khi hệ trải qua quá trình chuyển pha từ rắn sang lỏng (hoặc lỏng sang khí). Tương tự, hệ giải phóng năng lượng khi đông đặc (hoặc ngưng tụ). Năng lượng của hệ giảm đi khi hệ trải qua quá trình chuyển pha từ lỏng sang rắn (hoặc khí sang lỏng). Nhiệt độ của một chất thuần khiết vẫn không đổi trong suốt quá trình chuyển pha.
    • 6.5.A.2 Năng lượng hấp thụ trong một quá trình chuyển pha bằng với năng lượng giải phóng trong quá trình chuyển pha bổ sung ngược chiều. Ví dụ, enthalpy mol của sự ngưng tụ của một chất bằng với giá trị âm của enthalpy mol của sự bay hơi. Tương tự, enthalpy mol của sự nóng chảy có thể được sử dụng để tính toán năng lượng hấp thụ khi làm tan chảy một chất và năng lượng giải phóng khi đông đặc một chất.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    During a phase change 相变 (melting, boiling) the temperature stays constant while heat goes into breaking intermolecular forces, not raising kinetic energy. The energy needed is $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (melting) or $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (boiling) – the flat steps on a heating curve.

    Tiếng Việt

    Trong suốt sự chuyển pha (nóng chảy, sôi), nhiệt độ duy trì không đổi trong khi nhiệt lượng dùng để phá vỡ lực liên phân tử, chứ không làm tăng động năng. Năng lượng cần thiết là $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (nóng chảy) hoặc $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (sôi) – những đoạn phẳng trên đường cong gia nhiệt.

    Hơi nước từ nước đang sôi: chuyển pha hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng ở nhiệt độ không đổi
    Hơi nước từ nước sôi: sự chuyển pha hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng ở nhiệt độ không đổi
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Heat through a phase change · ⁨Cung cấp nhiệt qua quá trình chuyển pha⁩

    During a phase change the temperature holds flat while energy breaks bonds — the latent heat. Watch the plateaus at melting and boiling. · ⁨Trong một quá trình chuyển pha, nhiệt độ giữ nguyên trong khi năng lượng phá vỡ liên kết — nhiệt ẩn. Quan sát các đoạn nằm ngang tại điểm nóng chảy và sôi.⁩

    6.6

    Introduction to Enthalpy of Reaction · ⁨Giới thiệu về Entalpy Phản Ứng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.6.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a chemical reaction in relationship to the amount of the reacting substance in moles and the molar enthalpy of reaction.

    • 6.6.A.1 The enthalpy change of a reaction gives the amount of heat energy released (for negative values) or absorbed (for positive values) by a chemical reaction at constant pressure.
    • 6.6.A.2 When the products of a reaction are at a different temperature than their surroundings, they exchange energy with the surroundings to reach thermal equilibrium. Thermal energy is transferred to the surroundings as the reactants convert to products in an exothermic reaction. Thermal energy is transferred from the surroundings as the reactants convert to products in an endothermic reaction.
    • 6.6.A.3 The chemical potential energy of the products of a reaction is different from that of the reactants because of the breaking and forming of bonds. The energy difference results in a change in the kinetic energy of the particles, which manifests as a temperature change.
      • Exclusion Statement: The technical distinctions between enthalpy and internal energy will not be assessed on the AP Exam. Most reactions studied at the AP level are carried out at constant pressure, where the enthalpy change of the process is equal to the heat (and by extension, the energy) of reaction.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.6.A: Tính nhiệt lượng $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua phản ứng hóa học liên quan đến số mol của chất tham gia và enthalpy mol của phản ứng.

    • 6.6.A.1 Sự biến thiên enthalpy của phản ứng cho biết lượng năng lượng nhiệt giải phóng (đối với giá trị âm) hoặc hấp thụ (đối với giá trị dương) bởi phản ứng hóa học ở áp suất không đổi.
    • 6.6.A.2 Khi sản phẩm của phản ứng ở nhiệt độ khác với môi trường xung quanh, chúng trao đổi năng lượng với môi trường để đạt trạng thái cân bằng nhiệt. Năng lượng nhiệt được truyền ra môi trường khi các chất tham gia chuyển thành sản phẩm trong phản ứng tỏa nhiệt. Năng lượng nhiệt được truyền từ môi trường khi các chất tham gia chuyển thành sản phẩm trong phản ứng thu nhiệt.
    • 6.6.A.3 Thế năng hóa học của sản phẩm phản ứng khác với thế năng của chất tham gia do quá trình phá vỡ và hình thành liên kết. Sự chênh lệch năng lượng dẫn đến sự thay đổi động năng của các hạt, thể hiện dưới dạng sự thay đổi nhiệt độ.
      • Lưu ý loại trừ: Các phân biệt kỹ thuật giữa enthalpy và nội năng sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP. Hầu hết các phản ứng nghiên cứu ở cấp độ AP đều diễn ra ở áp suất không đổi, nơi sự biến thiên enthalpy của quá trình bằng với nhiệt lượng (và theo nghĩa rộng là năng lượng) của phản ứng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The enthalpy of reaction 反应焓 $\Delta H_{\text{rxn}}$ is the heat released or absorbed at constant pressure. Because enthalpy is a state function 状态函数, $\Delta H$ depends only on the initial and final states, not the path taken – the key that makes the next three methods work.

    Tiếng Việt

    Entalpy phản ứng $\Delta H_{\text{rxn}}$ là nhiệt lượng phát ra hoặc hấp thụ ở áp suất không đổi. Vì entalpy là hàm trạng thái, $\Delta H$ chỉ phụ thuộc vào trạng thái ban đầu và cuối cùng, không phụ thuộc vào đường đi – chìa khóa giúp ba phương pháp sau đây hoạt động.

    6.7

    Bond Enthalpies · ⁨Entalpy Liên Kết⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.7.A: Calculate the enthalpy change of a reaction based on the average bond energies of bonds broken and formed in the reaction.

    • 6.7.A.1 During a chemical reaction, bonds are broken and/or formed, and these events change the potential energy of the system.
    • 6.7.A.2 The average energy required to break all of the bonds in the reactant molecules can be estimated by adding up the average bond energies of all the bonds in the reactant molecules. Likewise, the average energy released in forming the bonds in the product molecules can be estimated. If the energy released is greater than the energy required, the reaction is exothermic. If the energy required is greater than the energy released, the reaction is endothermic.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.7.A: Tính sự biến thiên enthalpy của phản ứng dựa trên năng lượng liên kết trung bình của các liên kết bị phá vỡ và hình thành trong phản ứng.

    • 6.7.A.1 Trong một phản ứng hóa học, các liên kết bị phá vỡ và/hoặc hình thành, và những sự kiện này làm thay đổi thế năng của hệ.
    • 6.7.A.2 Năng lượng trung bình cần thiết để phá vỡ tất cả các liên kết trong các phân tử chất tham gia có thể được ước tính bằng cách cộng tổng năng lượng liên kết trung bình của tất cả các liên kết trong các phân tử chất tham gia. Tương tự, năng lượng trung bình giải phóng khi hình thành các liên kết trong các phân tử sản phẩm cũng có thể được ước tính. Nếu năng lượng giải phóng lớn hơn năng lượng cần thiết, phản ứng là tỏa nhiệt. Nếu năng lượng cần thiết lớn hơn năng lượng giải phóng, phản ứng là thu nhiệt.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    One way to estimate $\Delta H$: sum the energy to break all reactant bonds, then subtract the energy released forming product bonds:

    $$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
    This is an approximation, since bond enthalpies are averages.

    Worked example. Estimate $\Delta H$ for $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ using bond enthalpies H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. Break both reactant bonds ($436+242=678$) and form two H–Cl bonds ($2\times431=862$):

    $$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
    exothermic, because the strong H–Cl bonds formed release more than the reactant bonds cost.

    Tiếng Việt

    Một cách để ước tính $\Delta H$: tổng hợp năng lượng cần thiết để phân rã tất cả liên kết chất tham gia, sau đó trừ đi năng lượng giải phóng khi tạo thành liên kết sản phẩm:

    $$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
    Đây là xấp xỉ, vì entalpy liên kết là giá trị trung bình.

    Phá vỡ liên kết tiêu thụ năng lượng; hình thành liên kết giải phóng năng lượng
    Phá vỡ liên kết nhận năng lượng; tạo liên kết giải phóng năng lượng

    Ví dụ minh họa. Ước tính $\Delta H$ cho $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ sử dụng enthalpy liên kết H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. Phân rã cả hai liên kết chất tham gia ($436+242=678$) và tạo thành hai liên kết H–Cl ($2\times431=862$):

    $$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
    exothermic, vì các liên kết H–Cl mạnh được tạo ra giải phóng nhiều năng lượng hơn so với chi phí phá vỡ liên kết chất tham gia.

    6.8

    Enthalpy of Formation · ⁨Entalpy Tạo Thành⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.8.A: Calculate the enthalpy change for a chemical or physical process based on the standard enthalpies of formation.

    • 6.8.A.1 Tables of standard enthalpies of formation can be used to calculate the standard enthalpies of reactions.
      • Equation: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.8.A: Tính sự biến thiên enthalpy cho một quá trình hóa học hoặc vật lý dựa trên các enthalpy tạo thành chuẩn.

    • 6.8.A.1 Bảng enthalpy tạo thành chuẩn có thể được sử dụng để tính enthalpy phản ứng chuẩn.
      • Phương trình: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The standard enthalpy of formation 生成焓 $\Delta H_f^\circ$ is the enthalpy to make one mole of a compound from its elements (zero for an element in its standard state). Then

    $$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

    Worked example. Find $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ for burning methane, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, given $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). Products minus reactants:

    $$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
    a large release, as expected for a combustion.

    Tiếng Việt

    Entalpy tạo thành chuẩn $\Delta H_f^\circ$ là entalpy để tạo thành một mol hợp chất từ các nguyên tố của nó (bằng không đối với nguyên tố ở trạng thái chuẩn của nó). Khi đó

    $$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

    Nhiệt tạo thành tạo hợp chất từ các nguyên tố; nhiệt đốt cháy thiêu đốt trong oxy
    Tạo thành tạo hợp chất từ nguyên tố; đốt cháy đốt nó trong oxy

    Ví dụ minh họa. Tìm $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ cho phản ứng đốt cháy metan, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, với dữ liệu $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). Lấy sản phẩm trừ chất tham gia:

    $$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
    một lượng lớn giải phóng, như mong đợi đối với phản ứng đốt cháy.

    6.9

    Hess's Law · ⁨Định Luật Hess⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 6.9.A: Represent a chemical or physical process as a sequence of steps.

    • 6.9.A.1 Many processes can be broken down into a series of steps. Each step in the series has its own energy change.

    Learning Objective 6.9.B: Explain the relationship between the enthalpy of a chemical or physical process and the sum of the enthalpies of the individual steps.

    • 6.9.B.1 Because total energy is conserved (first law of thermodynamics), and each individual reaction in a sequence transfers thermal energy to or from the surroundings, the net thermal energy transferred in the sequence will be equal to the sum of the thermal energy transfers in each of the steps. These thermal energy transfers are the result of potential energy changes among the species in the reaction sequence; thus, at constant pressure, the enthalpy change of the overall process is equal to the sum of the enthalpy changes of the individual steps.
    • 6.9.B.2 The following are essential principles of Hess's law:
      • i. When a reaction is reversed, the enthalpy change stays constant in magnitude but becomes reversed in mathematical sign.
      • ii. When a reaction is multiplied by a factor $c$, the enthalpy change is multiplied by the same factor $c$.
      • iii. When two (or more) reactions are added to obtain an overall reaction, the individual enthalpy changes of each reaction are added to obtain the net enthalpy change of the overall reaction.
      • Exclusion Statement: The concept of state functions will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 6.9.A: Biểu diễn một quá trình hóa học hoặc vật lý dưới dạng chuỗi các bước.

    • 6.9.A.1 Nhiều quá trình có thể được chia nhỏ thành một loạt các bước. Mỗi bước trong chuỗi có sự biến thiên năng lượng riêng.

    Mục tiêu học tập 6.9.B: Giải thích mối quan hệ giữa enthalpy của một quá trình hóa học hoặc vật lý và tổng enthalpy của các bước riêng lẻ.

    • 6.9.B.1 Vì tổng năng lượng được bảo toàn (định luật nhiệt động lực học thứ nhất), và mỗi phản ứng riêng lẻ trong chuỗi trao đổi nhiệt lượng với môi trường, nên tổng nhiệt lượng trao đổi trong chuỗi sẽ bằng tổng các trao đổi nhiệt lượng trong từng bước. Các trao đổi nhiệt lượng này là kết quả của sự thay đổi thế năng giữa các loài trong chuỗi phản ứng; do đó, ở áp suất không đổi, sự biến thiên enthalpy của toàn bộ quá trình bằng tổng sự biến thiên enthalpy của các bước riêng lẻ.
    • 6.9.B.2 Những nguyên tắc cơ bản sau đây của định luật Hess:
      • i. Khi một phản ứng bị đảo ngược, sự biến thiên enthalpy giữ nguyên độ lớn nhưng đổi dấu toán học.
      • ii. Khi một phản ứng được nhân với một hệ số $c$, sự biến thiên enthalpy cũng được nhân với cùng hệ số $c$.
      • iii. Khi hai (hoặc nhiều) phản ứng được cộng lại để thu được phản ứng tổng quát, các sự biến thiên enthalpy riêng lẻ của từng phản ứng được cộng lại để thu được sự biến thiên enthalpy tổng hợp của phản ứng tổng quát.
      • Lưu ý loại trừ: Khái niệm hàm trạng thái sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Hess's law: the route does not matter

    Hess's law 盖斯定律: if a reaction is the sum of several steps, its $\Delta H$ is the sum of the steps' $\Delta H$ values. Reverse a step and flip the sign; scale a step and scale its $\Delta H$. This lets you find a hard-to-measure $\Delta H$ by combining known reactions – a frequent exam calculation.

    Tiếng Việt
    Định luật Hess: lộ trình không quan trọng

    Định luật Hess: nếu một phản ứng là tổng của nhiều bước, $\Delta H$ của nó bằng tổng $\Delta H$ của các bước. Đảo ngược một bước và đổi dấu; nhân đôi một bước và nhân đôi $\Delta H$ của nó. Điều này cho phép bạn tìm một $\Delta H$ khó đo lường bằng cách kết hợp các phản ứng đã biết – một dạng tính toán thường gặp trong đề thi.

    Định luật Hess: đường đi trực tiếp và gián tiếp đều có cùng tổng biến thiên enthalpy
    Định luật Hess: đường đi trực tiếp và gián tiếp đều có cùng tổng biến thiên enthalpy
    6.9

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • An exothermic reaction has $\Delta H<0$ (feels hot); endothermic has $\Delta H>0$ — always give $\Delta H$ a sign and units.
    • In calorimetry use $q=mc\,\Delta T$ with the mass of the water/solution; the reaction releases what the water gains.
    • Bond enthalpies: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ — breaking is endothermic, making is exothermic (the classic sign trap).
    • Hess's law: the total $\Delta H$ is the sum of the steps' — reverse a step and flip the sign, scale a step and scale $\Delta H$.
    • During a phase change the temperature stays constant while energy goes into the forces between particles.
    Tiếng Việt
    • Phản ứng tỏa nhiệt có $\Delta H<0$ (cảm thấy nóng); phản ứng hấp nhiệt có $\Delta H>0$ — luôn ghi rõ $\Delta H$ dấu và đơn vị.
    • Trong calorimetry, sử dụng $q=mc\,\Delta T$ với khối lượng nước/dung dịch; phản ứng giải phóng đúng bằng lượng nước thu nhận.
    • Enthalpy liên kết: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ — phá vỡ là hấp nhiệt, tạo thành là tỏa nhiệt (bẫy dấu hiệu kinh điển).
    • Định luật Hess: tổng $\Delta H$ bằng tổng các bước — đảo ngược một bước thì đổi dấu, nhân hệ số một bước thì nhân $\Delta H$ theo tỷ lệ đó.
    • Trong quá trình thay đổi pha, nhiệt độ không đổi trong khi năng lượng được dùng để thay đổi lực tương tác giữa các hạt.
  • 7

    Equilibrium · ⁨Cân bằng⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    7.1

    Introduction to Equilibrium · ⁨Giới thiệu về Cân bằng hóa học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.1.A: Explain the relationship between the occurrence of a reversible chemical or physical process, and the establishment of equilibrium, to experimental observations.

    • 7.1.A.1 Many observable processes are reversible. Examples include evaporation and condensation of water, absorption and desorption of a gas, or dissolution and precipitation of a salt. Some important reversible chemical processes include the transfer of protons in acid-base reactions and the transfer of electrons in redox reactions.
    • 7.1.A.2 When equilibrium is reached, no observable changes occur in the system. Reactants and products are simultaneously present, and the concentrations or partial pressures of all species remain constant.
    • 7.1.A.3 The equilibrium state is dynamic. The forward and reverse processes continue to occur at equal rates, resulting in no net observable change.
    • 7.1.A.4 Graphs of concentration, partial pressure, or rate of reaction versus time for simple chemical reactions can be used to understand the establishment of chemical equilibrium.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.1.A: Giải thích mối quan hệ giữa sự xảy ra của một quá trình hóa học hoặc vật lý thuận nghịch, và việc thiết lập cân bằng, với các quan sát thực nghiệm.

    • 7.1.A.1 Nhiều quá trình quan sát được là thuận nghịch. Ví dụ bao gồm sự bay hơi và ngưng tụ của nước, sự hấp thụ và giải hấp của khí, hoặc sự hòa tan và kết tủa của muối. Một số quá trình hóa học thuận nghịch quan trọng bao gồm sự chuyển giao proton trong phản ứng axit-bazơ và sự chuyển giao electron trong phản ứng oxi hóa-khử.
    • 7.1.A.2 Khi cân bằng đạt được, không có sự thay đổi nào quan sát được trong hệ. Chất tham gia và sản phẩm đồng thời tồn tại, và nồng độ hoặc áp suất riêng phần của tất cả các loài vẫn không đổi.
    • 7.1.A.3 Trạng thái cân bằng mang tính động. Quá trình thuận và nghịch tiếp tục diễn ra với tốc độ bằng nhau, dẫn đến không có sự thay đổi tổng thể quan sát được.
    • 7.1.A.4 Đồ thị biểu diễn nồng độ, áp suất riêng phần hoặc tốc độ phản ứng theo thời gian đối với các phản ứng hóa học đơn giản có thể được sử dụng để hiểu về việc thiết lập cân bằng hóa học.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Dynamic equilibrium

    A reversible reaction 可逆反应 runs both ways. Chemical equilibrium 化学平衡 is reached when the forward and reverse rates become equal, so concentrations stop changing. Equilibrium is dynamic – both reactions continue, but at matching rates, so nothing appears to change.

    The rates graph above explains why concentrations settle; this next graph shows what the concentrations do – reactants fall and products rise until, once the rates match, both hold constant (they need not be equal).

    Tiếng Việt
    Dung dịch coban clorua: hệ cân bằng chuyển dịch khi điều kiện thay đổi (Le Chatelier)
    Dung dịch coban clorua: hệ cân bằng chuyển dịch khi điều kiện thay đổi (Le Chatelier)
    Cân bằng động

    Phản ứng thuận nghịch diễn ra theo cả hai chiều. Cân bằng hóa học đạt được khi tốc độ thuận và nghịch trở nên bằng nhau, do đó nồng độ ngừng thay đổi. Cân bằng là động – cả hai phản ứng vẫn tiếp tục nhưng ở tốc độ như nhau, nên nhìn bên ngoài dường như không có gì thay đổi.

    Cân bằng động: tốc độ thuận và nghịch trở nên bằng nhau
    Cân bằng động: tốc độ thuận và nghịch trở nên bằng nhau

    Biểu đồ tốc độ trên giải thích tại sao nồng độ ổn định; biểu đồ tiếp theo cho thấy những gì xảy ra với nồng độ – chất phản ứng giảm và sản phẩm tăng cho đến khi, ngay sau khi tốc độ khớp nhau, cả hai giữ nguyên (chúng không nhất thiết phải bằng nhau).

    Nồng độ chất tham gia và sản phẩm thay đổi, sau đó giữ nguyên khi đạt cân bằng
    Nồng độ chất phản ứng và sản phẩm thay đổi, sau đó giữ nguyên khi đạt cân bằng
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ phản ứng thuận nghịch
    Chemical equilibrium/ˈkemɪkl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ Cân bằng hóa học
    reaction quotient/rɪˈækʃn ˈkwəʊʃənt/ thanh toán số phản ứng
    equilibrium constant/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm ˈkɒnstənt/ hằng số cân bằng
    Le Chatelier's principle/lə ˈtʃeɪtlɪəz ˈprɪnsɪpl/ Nguyên lý Le Chatelier
    solubility product/ˌsɒljuːˈbɪlɪti ˈprɒdʌkt/ tích số tan
    7.2

    Direction of Reversible Reactions · ⁨Chiều của Phản ứng Thuận Nghịch⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.2.A: Explain the relationship between the direction in which a reversible reaction proceeds and the relative rates of the forward and reverse reactions.

    • 7.2.A.1 If the rate of the forward reaction is greater than the reverse reaction, then there is a net conversion of reactants to products. If the rate of the reverse reaction is greater than that of the forward reaction, then there is a net conversion of products to reactants. An equilibrium state is reached when these rates are equal.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.2.A: Giải thích mối quan hệ giữa chiều mà phản ứng thuận nghịch tiến hành và tốc độ tương đối của phản ứng thuận và phản ứng nghịch.

    • 7.2.A.1 Nếu tốc độ phản ứng thuận lớn hơn tốc độ phản ứng nghịch, thì sẽ có sự chuyển hóa ròng từ chất tham gia sang sản phẩm. Nếu tốc độ phản ứng nghịch lớn hơn tốc độ phản ứng thuận, thì sẽ có sự chuyển hóa ròng từ sản phẩm sang chất tham gia. Trạng thái cân bằng đạt được khi các tốc độ này bằng nhau.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    At equilibrium the amounts of reactants and products are fixed but usually not equal. Whether the mixture favors products or reactants depends on the reaction; you compare the current state to the equilibrium condition to predict which way it shifts.

    Tiếng Việt

    Tại cân bằng, lượng chất phản ứng và sản phẩm là cố định nhưng thường không bằng nhau. Hỗn hợp ưu tiên sản phẩm hay chất phản ứng phụ thuộc vào phản ứng cụ thể; bạn so sánh trạng thái hiện tại với điều kiện cân bằng để dự đoán chiều chuyển dịch.

    7.3

    The Reaction Quotient and Equilibrium Constant · ⁨Hằng số Biểu thức Phản ứng và Hằng số Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.3.A: Represent the reaction quotient $Q_c$ or $Q_p$, for a reversible reaction, and the corresponding equilibrium expressions $K_c = Q_c$ or $K_p = Q_p$.

    • 7.3.A.1 The reaction quotient $Q_c$ describes the relative concentrations of reaction species at any time. For gas phase reactions, the reaction quotient may instead be written in terms of partial pressures as $Q_p$. The reaction quotient tends toward the equilibrium constant such that at equilibrium $K_c = Q_c$ and $K_p = Q_p$. As examples, for the reaction

      $$a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \rightleftarrows c\,\mathrm{C} + d\,\mathrm{D}$$
      the law of mass action indicates that the equilibrium expression for $(K_c, Q_c)$ is

      • Equation: $K_c = \dfrac{[\mathrm{C}]^c [\mathrm{D}]^d}{[\mathrm{A}]^a [\mathrm{B}]^b}$

      and that for $(K_p, Q_p)$ is

      • Equation: $K_p = \dfrac{(P_\mathrm{C})^c (P_\mathrm{D})^d}{(P_\mathrm{A})^a (P_\mathrm{B})^b}$
      • Exclusion statement: Conversion between $K_c$ and $K_p$ will not be assessed on the AP Exam. Students should be aware of the conceptual differences and pay attention to whether $K_c$ or $K_p$ is used in an exam question.
      • Exclusion statement: Equilibrium calculations on systems where a dissolved species is in equilibrium with that species in the gas phase will not be assessed on the AP Exam.
    • 7.3.A.2 The reaction quotient does not include substances whose concentrations (or partial pressures) are independent of the amount, such as for solids and pure liquids.

    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.3.A: Biểu diễn hằng số tỷ lệ phản ứng $Q_c$ hoặc $Q_p$, cho một phản ứng thuận nghịch, và các biểu thức cân bằng tương ứng $K_c = Q_c$ hoặc $K_p = Q_p$.

    • 7.3.A.1 Hằng số phản ứng $Q_c$ mô tả nồng độ tương đối của các loài tham gia phản ứng tại bất kỳ thời điểm nào. Đối với phản ứng trong pha khí, hằng số phản ứng có thể được viết theo áp suất riêng phần là $Q_p$. Hằng số phản ứng tiến tới hằng số cân bằng, do đó tại cân bằng $K_c = Q_c$ và $K_p = Q_p$. Là ví dụ, đối với phản ứng

      $$a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \rightleftarrows c\,\mathrm{C} + d\,\mathrm{D}$$
      định luật tác dụng khối lượng chỉ ra rằng biểu thức cân bằng cho $(K_c, Q_c)$ là

      • Phương trình: $K_c = \dfrac{[\mathrm{C}]^c [\mathrm{D}]^d}{[\mathrm{A}]^a [\mathrm{B}]^b}$

      và biểu thức cho $(K_p, Q_p)$ là

      • Phương trình: $K_p = \dfrac{(P_\mathrm{C})^c (P_\mathrm{D})^d}{(P_\mathrm{A})^a (P_\mathrm{B})^b}$
      • Câu loại trừ: Sự chuyển đổi giữa $K_c$ và $K_p$ sẽ không được đánh giá trong Kỳ thi AP. Học sinh nên nhận thức được sự khác biệt về khái niệm và chú ý xem liệu $K_c$ hay $K_p$ được sử dụng trong câu hỏi kiểm tra.
      • Câu loại trừ: Các phép tính cân bằng đối với hệ thống mà một loài tan đang ở trạng thái cân bằng với loài đó trong pha khí sẽ không được đánh giá trong Kỳ thi AP.
    • 7.3.A.2 Hằng số tỷ lệ phản ứng không bao gồm các chất có nồng độ (hoặc áp suất riêng phần) độc lập với lượng chất, chẳng hạn như chất rắn và chất lỏng tinh khiết.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The reaction quotient 反应商 $Q$ has the same form as the equilibrium expression but uses current concentrations:

    $$Q=\frac{[\text{products}]}{[\text{reactants}]}\ \text{(each raised to its coefficient)}.$$
    At equilibrium $Q$ equals the equilibrium constant 平衡常数 $K$. Comparing them predicts direction: $Q shifts forward (toward products); $Q>K$ shifts reverse; $Q=K$ means already at equilibrium.

    Tiếng Việt

    Hằng số biểu thức phản ứng $Q$ có cùng dạng với biểu thức cân bằng nhưng sử dụng nồng độ hiện tại:

    $$Q=\frac{[\text{products}]}{[\text{reactants}]}\ \text{(each raised to its coefficient)}.$$
    Tại cân bằng $Q$ bằng hằng số cân bằng $K$. So sánh chúng để dự đoán chiều: $Q chuyển dịch thuận (về phía sản phẩm); $Q>K$ chuyển dịch nghịch; $Q=K$ nghĩa là đã ở trạng thái cân bằng.

    7.4

    Calculating the Equilibrium Constant · ⁨Tính toán Hằng số Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.4.A: Calculate $K_c$ or $K_p$ based on experimental observations of concentrations or pressures at equilibrium.

    • 7.4.A.1 Equilibrium constants can be determined from experimental measurements of the concentrations or partial pressures of the reactants and products at equilibrium.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.4.A: Tính $K_c$ hoặc $K_p$ dựa trên các quan sát thực nghiệm về nồng độ hoặc áp suất tại cân bằng.

    • 7.4.A.1 Hằng số cân bằng có thể được xác định từ các phép đo thực nghiệm về nồng độ hoặc áp suất riêng phần của các chất tham gia và sản phẩm tại cân bằng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Write $K$ from the balanced equation (pure solids and liquids are left out). From equilibrium concentrations (or partial pressures for $K_p$), plug in and compute. $K_c$ uses molarities; $K_p$ uses pressures.

    Worked example. For $\text{N}_2\text{O}_4\rightleftharpoons2\text{NO}_2$, the equilibrium concentrations are $[\text{N}_2\text{O}_4]=0.20\ \text{M}$ and $[\text{NO}_2]=0.10\ \text{M}$. Then

    $$K_c=\frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}=\frac{(0.10)^2}{0.20}=0.050.$$
    The NO$_2$ coefficient of $2$ becomes the power; N$_2$O$_4$ (coefficient $1$) is just to the first power.

    Tiếng Việt

    Viết $K$ từ phương trình cân bằng (chất rắn và chất lỏng tinh khiết được bỏ qua). Từ nồng độ cân bằng (hoặc áp suất riêng phần đối với $K_p$), thay số vào và tính toán. $K_c$ sử dụng molar; $K_p$ sử dụng áp suất.

    Ví dụ minh họa. Đối với $\text{N}_2\text{O}_4\rightleftharpoons2\text{NO}_2$, nồng độ cân bằng là $[\text{N}_2\text{O}_4]=0.20\ \text{M}$ và $[\text{NO}_2]=0.10\ \text{M}$. Khi đó

    $$K_c=\frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}=\frac{(0.10)^2}{0.20}=0.050.$$
    Hệ số NO$_2$ của $2$ trở thành số mũ; N$_2$O$_4$ (hệ số $1$) chỉ ở lũy thừa bậc nhất.

    7.5

    Magnitude of the Equilibrium Constant · ⁨Độ lớn của Hằng số Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.5.A: Explain the relationship between very large or very small values of $K$ and the relative concentrations of chemical species at equilibrium.

    • 7.5.A.1 Some equilibrium reactions have very large $K$ values and proceed essentially to completion. Others have very small $K$ values and barely proceed at all.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.5.A: Giải thích mối quan hệ giữa các giá trị rất lớn hoặc rất nhỏ của $K$ và nồng độ tương đối của các loài hóa học tại cân bằng.

    • 7.5.A.1 Một số phản ứng cân bằng có giá trị $K$ rất lớn và gần như hoàn toàn tiến hành đến cuối. Những phản ứng khác có giá trị $K$ rất nhỏ và hầu như không tiến hành gì cả.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    • $K\gg 1$: products strongly favored (reaction nearly complete).
    • $K\ll 1$: reactants favored (little reaction).
    • $K\approx 1$: significant amounts of both.

    The size of $K$ tells you where the equilibrium "sits."

    Tiếng Việt
    • $K\gg 1$: sản phẩm được ưu tiên mạnh (phản ứng gần như hoàn toàn).
    • $K\ll 1$: chất phản ứng được ưu tiên (phản ứng ít xảy ra).
    • $K\approx 1$: có lượng đáng kể của cả hai loại.

    Kích thước của $K$ cho bạn biết vị trí "ngồi" của cân bằng nằm ở đâu.

    7.6

    Properties of the Equilibrium Constant · ⁨Các tính chất của Hằng số Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.6.A: Represent a multistep process with an overall equilibrium expression, using the constituent $K$ expressions for each individual reaction.

    • 7.6.A.1 When a reaction is reversed, $K$ is inverted.
    • 7.6.A.2 When the stoichiometric coefficients of a reaction are multiplied by a factor $c$, $K$ is raised to the power $c$.
    • 7.6.A.3 When reactions are added together, the $K$ of the resulting overall reaction is the product of the $K$'s for the reactions that were summed.
    • 7.6.A.4 Since the expressions for $K$ and $Q$ have identical mathematical forms, all valid algebraic manipulations of $K$ also apply to $Q$.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.6.A: Biểu diễn một quá trình nhiều bước bằng biểu thức cân bằng tổng quát, sử dụng các biểu thức thành phần $K$ cho từng phản ứng riêng lẻ.

    • 7.6.A.1 Khi một phản ứng bị đảo ngược, $K$ bị đảo ngược.
    • 7.6.A.2 Khi các hệ sốstoichiometric của một phản ứng được nhân với một hệ số $c$, $K$ được nâng lên mũ $c$.
    • 7.6.A.3 Khi cộng các phản ứng lại với nhau, $K$ của phản ứng tổng quát thu được là tích của các $K$ cho các phản ứng đã được cộng lại.
    • 7.6.A.4 Vì các biểu thức cho $K$ và $Q$ có cùng dạng toán học, tất cả các biến đổi đại số hợp lệ của $K$ cũng áp dụng cho $Q$.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    $K$ changes in predictable ways: reversing a reaction inverts $K$ ($1/K$); multiplying coefficients by $n$ raises $K$ to the $n$th power; adding reactions multiplies their $K$ values. Only temperature changes the value of $K$ itself.

    Tiếng Việt

    $K$ thay đổi theo cách có thể dự báo: đảo ngược phản ứng sẽ lật ngược $K$ ($1/K$); nhân hệ số với $n$ sẽ đưa $K$ lên lũy thừa $n$; cộng các phản ứng lại sẽ nhân các giá trị $K$ của chúng. Chỉ có nhiệt độ làm thay đổi giá trị của $K$ chính nó.

    7.7

    Calculating Equilibrium Concentrations · ⁨Tính toán Nồng độ Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.7.A: Identify the concentrations or partial pressures of chemical species at equilibrium based on the initial conditions and the equilibrium constant.

    • 7.7.A.1 The concentrations or partial pressures of species at equilibrium can be predicted given the balanced reaction, initial concentrations, and the appropriate $K$.
    • 7.7.A.2 When $Q < K$, the reaction will proceed with a net consumption of reactants and generation of products. When $Q > K$, the reaction will proceed with a net consumption of products and generation of reactants. When $Q = K$, the system is at dynamic equilibrium; both forward and reverse reactions proceed at the same rate, and the proportion of reactants and products remains constant.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.7.A: Xác định nồng độ hoặc áp suất riêng phần của các loài hóa học tại cân bằng dựa trên điều kiện ban đầu và hằng số cân bằng.

    • 7.7.A.1 Nồng độ hoặc áp suất riêng phần của các loài tại cân bằng có thể được dự báo nếu biết phương trình phản ứng cân bằng, nồng độ ban đầu và $K$ phù hợp.
    • 7.7.A.2 Khi $Q < K$, phản ứng sẽ diễn ra với sự tiêu thụ ròng của chất tham gia và tạo thành sản phẩm. Khi $Q > K$, phản ứng sẽ diễn ra với sự tiêu thụ ròng của sản phẩm và tạo thành chất tham gia. Khi $Q = K$, hệ ở trạng thái cân bằng động; cả phản ứng thuận và nghịch diễn ra với cùng tốc độ, và tỷ lệ phần trăm giữa chất tham gia và sản phẩm không đổi.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Use an ICE table (Initial, Change, Equilibrium): fill in starting amounts, express the change with $x$ using the mole ratios, then substitute into the $K$ expression and solve for $x$. When $K$ is small, the approximation "$x$ is negligible" often simplifies the algebra.

    Worked example. For $\text{H}_2+\text{I}_2\rightleftharpoons2\text{HI}$ with $K_c=50$, start with $0.100\ \text{M}$ each of H$_2$ and I$_2$. The ICE table gives equilibrium $[\text{H}_2]=[\text{I}_2]=0.100-x$ and $[\text{HI}]=2x$. Substitute:

    $$K_c=\frac{(2x)^2}{(0.100-x)^2}=50\;\Rightarrow\;\frac{2x}{0.100-x}=\sqrt{50}=7.07\;\Rightarrow\;x=0.078,$$
    so $[\text{HI}]=2x=0.156\ \text{M}$. Taking the square root of both sides works here because the expression is a perfect square.

    Tiếng Việt

    Sử dụng bảng ICE (Ban đầu, Biến đổi, Cân bằng): điền lượng ban đầu, biểu thị sự biến đổi qua $x$ dựa trên tỉ lệ mol, sau đó thay vào biểu thức $K$ và giải tìm $x$. Khi $K$ rất nhỏ, xấp xỉ "$x$ là không đáng kể" thường giúp đơn giản hóa phép tính đại số.

    Ví dụ minh họa. Đối với $\text{H}_2+\text{I}_2\rightleftharpoons2\text{HI}$ với $K_c=50$, bắt đầu với $0.100\ \text{M}$ mỗi loại H$_2$ và I$_2$. Bảng ICE cho thấy cân bằng $[\text{H}_2]=[\text{I}_2]=0.100-x$ và $[\text{HI}]=2x$. Thay số vào:

    $$K_c=\frac{(2x)^2}{(0.100-x)^2}=50\;\Rightarrow\;\frac{2x}{0.100-x}=\sqrt{50}=7.07\;\Rightarrow\;x=0.078,$$
    suy ra $[\text{HI}]=2x=0.156\ \text{M}$. Lấy căn bậc hai cả hai vế hoạt động tốt ở đây vì biểu thức là bình phương hoàn hảo.

    7.8

    Representations of Equilibrium · ⁨Các dạng biểu diễn Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.8.A: Represent a system undergoing a reversible reaction with a particulate model.

    • 7.8.A.1 Particulate representations can be used to describe the relative numbers of reactant and product particles present prior to and at equilibrium, and the value of the equilibrium constant.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.8.A: Biểu diễn một hệ đang xảy ra phản ứng thuận nghịch bằng mô hình hạt.

    • 7.8.A.1 Các biểu diễn hạt có thể được sử dụng để mô tả số lượng tương đối của các hạt chất tham gia và sản phẩm hiện diện trước và tại thời điểm cân bằng, cũng như giá trị của hằng số cân bằng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A particulate picture at equilibrium shows a fixed mix of reactant and product particles. Graphs of concentration vs time level off (never reaching zero) once equilibrium is reached – both curves flatten at the same moment.

    Tiếng Việt

    Hình ảnh phân tử tại cân bằng hiển thị hỗn hợp cố định các hạt chất phản ứng và sản phẩm. Đồ thị nồng độ theo thời gian đi ngang (không bao giờ chạm trục hoành) khi đạt cân bằng – cả hai đường cong đều phẳng hóa tại cùng một thời điểm.

    7.9

    Introduction to Le Chatelier's Principle · ⁨Giới thiệu Nguyên lý Le Chatelier⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.9.A: Identify the response of a system at equilibrium to an external stress, using Le Châtelier's principle.

    • 7.9.A.1 Le Châtelier's principle can be used to predict the response of a system to stresses such as addition or removal of a chemical species, change in temperature, change in volume/pressure of a gas-phase system, or dilution of a reaction system.
    • 7.9.A.2 Le Châtelier's principle can be used to predict the effect that a stress will have on experimentally measurable properties such as pH, temperature, and color of a solution.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.9.A: Xác định phản ứng của một hệ ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài, dựa trên nguyên tắc Le Châtelier.

    • 7.9.A.1 Nguyên tắc Le Châtelier có thể được sử dụng để dự đoán phản ứng của hệ đối với các yếu tố gây xê dịch như thêm hoặc loại bỏ một loài hóa học, thay đổi nhiệt độ, thay đổi thể tích/áp suất của hệ khí, hoặc pha loãng hệ phản ứng.
    • 7.9.A.2 Nguyên tắc Le Châtelier có thể được sử dụng để dự đoán ảnh hưởng của yếu tố gây xê dịch lên các tính chất đo lường được thực nghiệm như pH, nhiệt độ và màu sắc của dung dịch.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Le Chatelier's principle

    Le Chatelier's principle 勒沙特列原理: if you disturb a system at equilibrium, it shifts to partly counteract the change. Adding a reactant shifts forward; removing product shifts forward; increasing pressure (by reducing volume) shifts toward the side with fewer gas moles; raising temperature shifts in the endothermic direction.

    Tiếng Việt
    Nguyên lý Le Chatelier

    Nguyên lý Le Chatelier: nếu bạn gây nhiễu một hệ đang ở cân bằng, hệ sẽ chuyển dịch để chống lại một phần sự thay đổi đó. Thêm chất phản ứng sẽ chuyển dịch thuận; lấy sản phẩm ra sẽ chuyển dịch thuận; tăng áp suất (bằng cách giảm thể tích) sẽ chuyển dịch về phía có ít mol khí hơn; tăng nhiệt độ sẽ chuyển dịch theo chiều hấp nhiệt.

    Nguyên lý Le Chatelier: cân bằng dịch chuyển để chống lại sự thay đổi
    Nguyên lý Le Chatelier: cân bằng chuyển dịch để chống lại sự thay đổi
    Nhà máy amoniac: các cân bằng công nghiệp như quá trình Haber được thúc đẩy bởi áp suất, nhiệt độ và xúc tác
    Nhà máy amoniac: các cân bằng công nghiệp như quy trình Haber bị chi phối bởi áp suất, nhiệt độ và xúc tác
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Disturb an equilibrium · ⁨Gây nhiễu cân bằng⁩

    Le Chatelier's principle: an equilibrium shifts to oppose a change. Add reactant, change pressure or temperature and watch the position of equilibrium move. · ⁨Nguyên lý Le Chatelier: cân bằng sẽ dịch chuyển để chống lại sự thay đổi. Thêm chất tham gia, thay đổi áp suất hoặc nhiệt độ và quan sát vị trí cân bằng di chuyển.⁩

    7.10

    The Reaction Quotient and Le Chatelier's Principle · ⁨Hằng số Biểu thức Phản ứng và Nguyên lý Le Chatelier⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.10.A: Explain the relationships between $Q$, $K$, and the direction in which a reversible reaction will proceed to reach equilibrium.

    • 7.10.A.1 A disturbance to a system at equilibrium causes $Q$ to differ from $K$, thereby taking the system out of equilibrium. The system responds by bringing $Q$ back into agreement with $K$, thereby establishing a new equilibrium state.
    • 7.10.A.2 Some stresses, such as changes in concentration, cause a change in $Q$ only. A change in temperature causes a change in $K$. In either case, the concentrations or partial pressures of species redistribute to bring $Q$ and $K$ back into equality.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.10.A: Giải thích mối quan hệ giữa $Q$, $K$, và chiều mà phản ứng thuận nghịch sẽ tiến hành để đạt cân bằng.

    • 7.10.A.1 Sự xáo trộn đối với hệ đang ở cân bằng khiến $Q$ khác với $K$, do đó đưa hệ ra khỏi trạng thái cân bằng. Hệ phản ứng bằng cách đưa $Q$ trở lại phù hợp với $K$, từ đó thiết lập một trạng thái cân bằng mới.
    • 7.10.A.2 Một số yếu tố gây áp lực, như sự thay đổi nồng độ, chỉ làm thay đổi $Q$. Sự thay đổi nhiệt độ làm thay đổi $K$. Trong cả hai trường hợp, nồng độ hoặc áp suất riêng phần của các loài sẽ phân bố lại để đưa $Q$ và $K$ trở về trạng thái bằng nhau.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    You can justify every Le Chatelier shift with $Q$ versus $K$: a disturbance changes $Q$, and the system reacts to bring $Q$ back to $K$. This quantitative view backs up the qualitative rule and is the fuller answer on the exam.

    Tiếng Việt

    Bạn có thể giải thích mọi sự chuyển dịch theo Le Chatelier thông qua so sánh $Q$ với $K$: sự nhiễu loạn làm thay đổi $Q$, và hệ thống phản ứng để đưa $Q$ trở lại $K$. Góc nhìn định lượng này củng cố quy tắc định tính và là câu trả lời đầy đủ hơn trong bài thi.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Compare Q with K · ⁨So sánh Q với K⁩

    If the reaction quotient $Q the forward reaction is favoured; $Q>K$ favours the reverse. Perturb the system and watch it move back toward $Q=K$. · ⁨Nếu hằng số phản ứng $Q thì phản ứng thuận được ưu tiên; $Q>K$ ưu tiên phản ứng nghịch. Gây nhiễu hệ thống và quan sát nó quay trở lại về $Q=K$.⁩

    7.11 7.12

    Introduction to Solubility Equilibria · ⁨Giới thiệu về Cân bằng Độ tan⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 7.11.A: Calculate the solubility of a salt based on the value of $K_{sp}$ for the salt.

    • 7.11.A.1 The dissolution of a salt is a reversible process whose extent can be described by $K_{sp}$, the solubility-product constant.
    • 7.11.A.2 The solubility of a substance can be calculated from the $K_{sp}$ for the dissolution process. This relationship can also be used to predict the relative solubility of different substances.
    • 7.11.A.3 The solubility rules (see 4.7.A.5) can be quantitatively related to $K_{sp}$, in which $K_{sp}$ values $>1$ correspond to soluble salts.
    • 7.11.A.4 The molar solubility of one or more species in a saturated solution can be used to calculate the $K_{sp}$ of a substance.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.11.A: Tính độ tan của một muối dựa trên giá trị $K_{sp}$ của muối đó.

    • 7.11.A.1 Quá trình hòa tan của một muối là quá trình thuận nghịch mà mức độ diễn ra có thể được mô tả bởi $K_{sp}$, hằng số tích độ tan.
    • 7.11.A.2 Độ tan của một chất có thể được tính toán từ $K_{sp}$ cho quá trình hòa tan. Mối quan hệ này cũng có thể được sử dụng để dự đoán độ tan tương đối của các chất khác nhau.
    • 7.11.A.3 Các quy tắc độ tan (xem 4.7.A.5) có thể được liên hệ định lượng với $K_{sp}$, trong đó các giá trị $K_{sp}$ $>1$ tương ứng với muối tan.
    • 7.11.A.4 Độ tan mol của một hoặc nhiều loài trong dung dịch bão hòa có thể được sử dụng để tính $K_{sp}$ của một chất.
    English

    Learning Objective 7.12.A: Identify the solubility of a salt, and/or the value of $K_{sp}$ for the salt, based on the concentration of a common ion already present in solution.

    • 7.12.A.1 The solubility of a salt is reduced when it is dissolved into a solution that already contains one of the ions present in the salt. The impact of this "common-ion effect" on solubility can be understood qualitatively using Le Châtelier's principle or calculated from the $K_{sp}$ for the dissolution process.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 7.12.A: Xác định độ tan của một muối, và/hoặc giá trị $K_{sp}$ của muối, dựa trên nồng độ của ion chung đã có sẵn trong dung dịch.

    • 7.12.A.1 Độ tan của một muối giảm đi khi nó được hòa tan vào dung dịch đã chứa một trong các ion có mặt trong muối. Tác động của "hiệu ứng ion chung" lên độ tan có thể được hiểu theo定性 bằng nguyên lý Le Châtelier hoặc được tính toán từ $K_{sp}$ cho quá trình hòa tan.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    For a slightly soluble salt, the solubility product 溶度积 $K_{sp}$ is the equilibrium constant for its dissolving:

    $$\text{M}_a\text{X}_b(s)\rightleftharpoons a\,\text{M}^{b+}+b\,\text{X}^{a-},\qquad K_{sp}=[\text{M}^{b+}]^a[\text{X}^{a-}]^b.$$
    A smaller $K_{sp}$ means less soluble. The common-ion effect – adding an ion already in the salt – pushes the equilibrium back and lowers solubility.

    Worked example. Silver chloride has $K_{sp}=1.8\times10^{-10}$. If its molar solubility is $s$, then $[\text{Ag}^+]=[\text{Cl}^-]=s$, so $K_{sp}=s^2$ and

    $$s=\sqrt{1.8\times10^{-10}}=1.3\times10^{-5}\ \text{M}.$$
    Adding NaCl (a common ion) would raise $[\text{Cl}^-]$, forcing $s$ down – far less AgCl would dissolve.

    Tiếng Việt

    Đối với một muối ít tan, hằng số tích độ tan $K_{sp}$ là hằng số cân bằng cho quá trình hòa tan của nó:

    $$\text{M}_a\text{X}_b(s)\rightleftharpoons a\,\text{M}^{b+}+b\,\text{X}^{a-},\qquad K_{sp}=[\text{M}^{b+}]^a[\text{X}^{a-}]^b.$$
    $K_{sp}$ càng nhỏ thì độ tan càng thấp. Hiệu ứng ion chung – thêm một ion đã có sẵn trong muối – đẩy cân bằng về phía ngược lại và làm giảm độ tan.

    Ví dụ minh họa. Silver chloride có $K_{sp}=1.8\times10^{-10}$. Nếu độ tan mol của nó là $s$, thì $[\text{Ag}^+]=[\text{Cl}^-]=s$, do đó $K_{sp}=s^2$ và

    $$s=\sqrt{1.8\times10^{-10}}=1.3\times10^{-5}\ \text{M}.$$
    Thêm NaCl (một ion chung) sẽ làm tăng $[\text{Cl}^-]$, buộc $s$ phải giảm xuống – lượng AgCl tan sẽ ít đi rất nhiều.

    7.11 7.12

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • At equilibrium the forward and reverse rates are equal, but the amounts are usually not.
    • Leave pure solids and liquids out of the $K$ expression; a large $K$ favours products, a small $K$ favours reactants.
    • Apply Le Chatelier: add reactant → shift forward; raise pressure → shift toward fewer gas moles; raise temperature → shift in the endothermic direction.
    • A catalyst does not shift the position of equilibrium — it only speeds the approach.
    • Use an ICE table for equilibrium concentrations, and the small-$x$ approximation when $K$ is small.
    Tiếng Việt
    • Tại cân bằng, tốc độ thuận và nghịch bằng nhau, nhưng lượng chất thường không bằng nhau.
    • Bỏ bỏ chất rắn nguyên chất và chất lỏng ra khỏi biểu thức $K$; một $K$ lớn ưu tiên sản phẩm, một $K$ nhỏ ưu tiên chất tham gia phản ứng.
    • Áp dụng Le Chatelier: thêm chất tham gia → dịch chuyển thuận; tăng áp suất → dịch chuyển về phía ít mol khí hơn; tăng nhiệt độ → dịch chuyển theo chiều thu nhiệt.
    • Xúc tác không làm dịch chuyển vị trí cân bằng — chỉ giúp đạt đến cân bằng nhanh hơn.
    • Sử dụng bảng ICE để tính nồng độ cân bằng, và xấp xỉ nhỏ-$x$ khi $K$ rất nhỏ.
  • 8

    Acids and Bases · ⁨Axít và Bazơ⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    8.1

    Introduction to Acids and Bases · ⁨Giới thiệu về Axit và Bazơ⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.1.A: Calculate the values of $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, based on $K_w$ and the concentration of all species present in a neutral solution of water.

    • 8.1.A.1 The concentrations of hydronium ion and hydroxide ion are often reported as $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, respectively.
      • Equation: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
      • Equation: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
      • The terms "hydrogen ion" and "hydronium ion" and the symbols $\mathrm{H^+}(aq)$ and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are often used interchangeably for the aqueous ion of hydrogen. Hydronium ion and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are preferred, but $\mathrm{H^+}(aq)$ is also accepted on the AP Exam.
    • 8.1.A.2 Water autoionizes with an equilibrium constant $K_w$.
      • Equation: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ at 25°C
    • 8.1.A.3 In pure water, $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ is called a neutral solution. At 25°C, $\mathrm{p}K_w = 14.0$ and thus $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
      • Equation: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ at 25°C
    • 8.1.A.4 The value of $K_w$ is temperature dependent, so the pH of pure, neutral water will deviate from 7.0 at temperatures other than 25°C.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.1.A: Tính toán các giá trị $\mathrm{pH}$ và $\mathrm{pOH}$, dựa vào $K_w$ và nồng độ của tất cả các loài hiện diện trong dung dịch nước trung hòa.

    • 8.1.A.1 Nồng độ của ion hydroni và ion hydroxide thường được báo cáo là $\mathrm{pH}$ và $\mathrm{pOH}$, tương ứng.
      • Phương trình: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
      • Phương trình: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
      • Các thuật ngữ "ion hiđro" và "ion hydroni" cùng các ký hiệu $\mathrm{H^+}(aq)$ và $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ thường được dùng hoán đổi cho nhau để chỉ ion hiđro trong dung dịch. Ion hydroni và $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ được ưu tiên hơn, nhưng $\mathrm{H^+}(aq)$ cũng được chấp nhận trong kỳ thi AP.
    • 8.1.A.2 Nước tự điện li với hằng số cân bằng $K_w$.
      • Phương trình: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ ở 25°C
    • 8.1.A.3 Trong nước tinh khiết, $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ được gọi là dung dịch trung hòa. Ở 25°C, $\mathrm{p}K_w = 14.0$ và do đó $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
      • Phương trình: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ ở 25°C
    • 8.1.A.4 Giá trị của $K_w$ phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy pH của nước tinh khiết trung hòa sẽ lệch khỏi 7.0 ở các nhiệt độ khác 25°C.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    By the Brønsted–Lowry definition, an acid 酸 is a proton ($\text{H}^+$) donor and a base 碱 is a proton acceptor. When an acid donates a proton it becomes its conjugate base 共轭碱; a base gaining a proton becomes its conjugate acid 共轭酸. Water is amphoteric – it can act as either.

    Tiếng Việt
    Giấy quỳ tím: chỉ thị axit–bazơ thay đổi màu sắc theo nồng độ H⁺ (pH)
    Giấy quỳ tím: chỉ thị axit–bazơ thay đổi màu sắc theo nồng độ H⁺ (pH)

    Theo định nghĩa Brønsted–Lowry, một axit là chất nhờ proton ($\text{H}^+$) và một bazơ là chất nhận proton. Khi một axit nhường proton, nó trở thành bazơ liên hợp; một bazơ nhận proton trở thành axit liên hợp. Nước có tính lưỡng tính – có thể đóng vai trò là cả hai.

    Một axit mạnh phân ly hoàn toàn; một axit yếu chỉ phân ly từng phần
    Một axit mạnh phân ly hoàn toàn; một axit yếu chỉ phân ly từng phần
    Giấy thử pH: độ mạnh axit-bazơ và nồng độ xác định giá trị pH bạn đo được
    纸试纸:酸碱强度和浓度决定测得的pH值
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    acid/ˈæsɪd/ axit
    base/beɪs/ cơ số
    conjugate base/ˈkɒndʒuːɡeɪt beɪs/ bazơ liên hợp
    conjugate acid/ˈkɒndʒuːɡeɪt ˈæsɪd/ axit liên hợp
    autoionization/ˌɔːtəʊˌaɪənaɪˈzeɪʃn/ tự ion hóa
    hydronium ion/haɪˈdrəʊnɪəm ˈaɪɒn/ ion hydronium
    ion-product constant of water/ˈaɪɒn ˈprɒdʌkt ˈkɒnstənt ɒv ˈwɔːtə/ hằng số tích ion của nước
    neutral/ˈnjuːtrəl/ trung tính
    pH/piː eɪtʃ/ pH
    strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/ axit mạnh
    strong base/strɒŋ beɪs/ bazơ mạnh
    weak acid/wiːk ˈæsɪd/ axit yếu
    8.1

    The Autoionization of Water · ⁨Tự điện ly của Nước⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.1.A: Calculate the values of $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, based on $K_w$ and the concentration of all species present in a neutral solution of water.

    • 8.1.A.1 The concentrations of hydronium ion and hydroxide ion are often reported as $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, respectively.
      • Equation: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
      • Equation: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
      • The terms "hydrogen ion" and "hydronium ion" and the symbols $\mathrm{H^+}(aq)$ and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are often used interchangeably for the aqueous ion of hydrogen. Hydronium ion and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are preferred, but $\mathrm{H^+}(aq)$ is also accepted on the AP Exam.
    • 8.1.A.2 Water autoionizes with an equilibrium constant $K_w$.
      • Equation: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ at 25°C
    • 8.1.A.3 In pure water, $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ is called a neutral solution. At 25°C, $\mathrm{p}K_w = 14.0$ and thus $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
      • Equation: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ at 25°C
    • 8.1.A.4 The value of $K_w$ is temperature dependent, so the pH of pure, neutral water will deviate from 7.0 at temperatures other than 25°C.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.1.A: Tính toán các giá trị $\mathrm{pH}$ và $\mathrm{pOH}$, dựa vào $K_w$ và nồng độ của tất cả các loài hiện diện trong dung dịch nước trung hòa.

    • 8.1.A.1 Nồng độ của ion hydroni và ion hydroxide thường được báo cáo là $\mathrm{pH}$ và $\mathrm{pOH}$, tương ứng.
      • Phương trình: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
      • Phương trình: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
      • Các thuật ngữ "ion hiđro" và "ion hydroni" cùng các ký hiệu $\mathrm{H^+}(aq)$ và $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ thường được dùng hoán đổi cho nhau để chỉ ion hiđro trong dung dịch. Ion hydroni và $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ được ưu tiên hơn, nhưng $\mathrm{H^+}(aq)$ cũng được chấp nhận trong kỳ thi AP.
    • 8.1.A.2 Nước tự điện li với hằng số cân bằng $K_w$.
      • Phương trình: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ ở 25°C
    • 8.1.A.3 Trong nước tinh khiết, $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ được gọi là dung dịch trung hòa. Ở 25°C, $\mathrm{p}K_w = 14.0$ và do đó $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
      • Phương trình: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ ở 25°C
    • 8.1.A.4 Giá trị của $K_w$ phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy pH của nước tinh khiết trung hòa sẽ lệch khỏi 7.0 ở các nhiệt độ khác 25°C.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Even pure water conducts a tiny current, because water molecules react with each other in a reaction called autoionization 自偶电离:

    $$2\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-.$$
    One water molecule passes a proton to another, making a hydronium ion 水合氢离子 ($\text{H}_3\text{O}^+$, the ion we loosely write as $\text{H}^+$) and a hydroxide ion. This equilibrium has its own constant, the ion-product constant of water 水的离子积:
    $$K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1.0\times10^{-14}$$
    at 25 °C. Defining $\text{pOH}=-\log[\text{OH}^-]$ and taking $-\log$ of the $K_w$ expression gives the rule the rest of this topic leans on:
    $$\text{pH} + \text{pOH} = \text{p}K_w = 14.0$$
    (again at 25 °C). Know one of pH or pOH and you get the other by subtracting from 14.

    In pure water the two ions form in equal numbers, so $[\text{H}_3\text{O}^+]=[\text{OH}^-]$ and $\text{pH}=\text{pOH}=7.0$. This is what neutral 中性 means. Acidic means $[\text{H}_3\text{O}^+]>[\text{OH}^-]$ (pH below 7); basic is the reverse.

    Worked example. A solution has $[\text{H}_3\text{O}^+]=2.0\times10^{-3}\ \text{M}$. Find $[\text{OH}^-]$. Because $K_w$ always holds in water,

    $$[\text{OH}^-]=\frac{K_w}{[\text{H}_3\text{O}^+]}=\frac{1.0\times10^{-14}}{2.0\times10^{-3}}=5.0\times10^{-12}\ \text{M}.$$
    The hydroxide concentration is far smaller than the hydronium, confirming the solution is acidic.

    $K_w$ is temperature dependent: autoionization is endothermic, so heating water shifts it forward and raises $K_w$. At 50 °C, $K_w>1.0\times10^{-14}$, so neutral water has $\text{pH}=\text{pOH}<7.0$. It is still neutral, because the ion concentrations are still equal – neutral means equal ions, not a pH of exactly 7.

    Tiếng Việt

    Ngay cả nước tinh khiết cũng dẫn điện nhẹ, vì các phân tử nước tương tác với nhau qua một phản ứng gọi là tự điện ly:

    $$2\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-.$$
    Một phân tử nước chuyển giao một proton cho phân tử khác, tạo ra ion hydroni ($\text{H}_3\text{O}^+$, ion mà chúng ta thường viết gọn là $\text{H}^+$) và ion hydroxide. Cân bằng này có hằng số riêng, gọi là hằng số tích ion của nước:
    $$K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1.0\times10^{-14}$$
    ở 25 °C. Định nghĩa $\text{pOH}=-\log[\text{OH}^-]$ và lấy $-\log$ của $K_w$ biểu thức đưa ra quy tắc mà phần còn lại của chủ đề này dựa vào:
    $$\text{pH} + \text{pOH} = \text{p}K_w = 14.0$$
    (lại ở 25 °C). Biết một trong hai giá trị pH hoặc pOH, bạn sẽ tìm được cái kia bằng cách lấy 14 trừ đi.

    Trong nước tinh khiết, hai ion hình thành với số lượng bằng nhau, nên $[\text{H}_3\text{O}^+]=[\text{OH}^-]$ và $\text{pH}=\text{pOH}=7.0$. Đây chính là ý nghĩa của trung tính. Axit có nghĩa là $[\text{H}_3\text{O}^+]>[\text{OH}^-]$ (pH dưới 7); bazơ là điều ngược lại.

    Ví dụ minh họa. Một dung dịch có $[\text{H}_3\text{O}^+]=2.0\times10^{-3}\ \text{M}$. Tìm $[\text{OH}^-]$. Vì $K_w$ luôn đúng trong nước,

    $$[\text{OH}^-]=\frac{K_w}{[\text{H}_3\text{O}^+]}=\frac{1.0\times10^{-14}}{2.0\times10^{-3}}=5.0\times10^{-12}\ \text{M}.$$
    Nồng độ hydroxide nhỏ hơn nhiều so với hydroni, xác nhận dung dịch có tính axit.

    $K_w$ phụ thuộc vào nhiệt độ: tự điện ly là phản ứng thu nhiệt, nên đun nóng nước sẽ đẩy cân bằng về phía trước và làm tăng $K_w$. Ở 50 °C, $K_w>1.0\times10^{-14}$, nên nước trung tính có $\text{pH}=\text{pOH}<7.0$. Nó vẫn trung tính, vì nồng độ ion vẫn bằng nhau – trung tính có nghĩa là ion bằng nhau, không phải pH đúng bằng 7.

    Giấy thử pH: nước tự ion hóa nên nước tinh khiết có pH 7; axit và bazơ làm dịch chuyển H+ và OH-
    pH试纸:水自电离所以纯水是pH 7;酸和碱移动H+和OH-
    8.2

    pH and pOH of Strong Acids and Bases · ⁨pH và pOH của Axit và Bazơ MẠNH⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.2.A: Calculate $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$ based on concentrations of all species in a solution of a strong acid or a strong base.

    • 8.2.A.1 Molecules of a strong acid (e.g., $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$, $\mathrm{HClO_4}$, $\mathrm{H_2SO_4}$, and $\mathrm{HNO_3}$) will completely ionize in aqueous solution to produce hydronium ions and the conjugate base of the acid. As such, the concentration of $\mathrm{H_3O^+}$ in a strong acid solution is equal to the initial concentration of the strong acid, and thus the $\mathrm{pH}$ of the strong acid solution is easily calculated.
    • 8.2.A.2 When dissolved in solution, strong bases (e.g., group I and II hydroxides) completely dissociate to produce hydroxide ions. As such, the concentration of $\mathrm{OH^-}$ in a strong base solution is equal to the initial concentration of a group I hydroxide and double the initial concentration of a group II hydroxide, and thus the $\mathrm{pOH}$ (and $\mathrm{pH}$) of the strong base solution is easily calculated.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.2.A: Tính toán $\mathrm{pH}$ và $\mathrm{pOH}$ dựa trên nồng độ của tất cả các loài trong dung dịch axit mạnh hoặc bazơ mạnh.

    • 8.2.A.1 Phân tử của axit mạnh (ví dụ: $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$, $\mathrm{HClO_4}$, $\mathrm{H_2SO_4}$, và $\mathrm{HNO_3}$) sẽ điện li hoàn toàn trong dung dịch nước để tạo ra ion hydroni và bazơ liên hợp của axit. Do đó, nồng độ $\mathrm{H_3O^+}$ trong dung dịch axit mạnh bằng với nồng độ ban đầu của axit mạnh, và vì vậy $\mathrm{pH}$ của dung dịch axit mạnh dễ dàng được tính toán.
    • 8.2.A.2 Khi hòa tan trong dung dịch, bazơ mạnh (ví dụ: hydroxide nhóm I và II) phân ly hoàn toàn để tạo ra ion hydroxide. Do đó, nồng độ $\mathrm{OH^-}$ trong dung dịch bazơ mạnh bằng với nồng độ ban đầu của hydroxide nhóm I và gấp đôi nồng độ ban đầu của hydroxide nhóm II, và vì vậy $\mathrm{pOH}$ (và $\mathrm{pH}$) của dung dịch bazơ mạnh dễ dàng được tính toán.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The pH pH值 scale measures acidity: $\text{pH}=-\log[\text{H}^+]$, with $\text{pH}+\text{pOH}=14$ at 25 °C. A strong acid 强酸 or strong base 强碱 dissociates completely, so its ion concentration equals its concentration – read pH directly. Lower pH means more acidic.

    Worked example. Find the pH of $0.010\ \text{M}$ HCl. Because HCl is a strong acid it is fully dissociated, so $[\text{H}^+]=0.010\ \text{M}$ and

    $$\text{pH}=-\log(0.010)=2.0.$$
    For a strong base like $0.010\ \text{M}$ NaOH, $\text{pOH}=2.0$, so $\text{pH}=14-2.0=12.0$.

    Tiếng Việt

    Thang đo pH đo độ axit: $\text{pH}=-\log[\text{H}^+]$, với $\text{pH}+\text{pOH}=14$ ở 25 °C. Một axit mạnh hoặc bazơ mạnh phân ly hoàn toàn, nên nồng độ ion bằng với nồng độ dung dịch – đọc trực tiếp pH. pH càng thấp thì tính axit càng mạnh.

    Thang đo pH: pH là logarit âm của nồng độ ion hydro
    The pH scale: pH is the negative log of the hydrogen-ion concentration

    Ví dụ minh họa. Tìm pH của $0.010\ \text{M}$ HCl. Vì HCl là axit mạnh nên phân ly hoàn toàn, do đó $[\text{H}^+]=0.010\ \text{M}$ và

    $$\text{pH}=-\log(0.010)=2.0.$$
    Đối với một bazơ mạnh như $0.010\ \text{M}$ NaOH, $\text{pOH}=2.0$, nên $\text{pH}=14-2.0=12.0$.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Move along the pH scale · ⁨Di chuyển dọc theo thang pH⁩

    pH measures hydrogen-ion concentration on a log scale: each unit is a tenfold change. Strong acids sit low, strong bases high, 7 is neutral. · ⁨pH đo nồng độ ion hydro theo thang logarit: mỗi đơn vị là sự thay đổi mười lần. Axit mạnh nằm thấp, base mạnh nằm cao, 7 là trung tính.⁩

    8.3

    Weak Acid and Base Equilibria · ⁨Cân bằng Axit yếu và Bazơ yếu⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    Learning ObjectiveEssential Knowledge

    8.3.A
    Explain the relationship among $\mathrm{pH}$, $\mathrm{pOH}$, and concentrations of all species in a solution of a monoprotic weak acid or weak base.

    • 8.3.A.1 Weak acids react with water to produce hydronium ions. However, only a small percentage of molecules of a weak acid will ionize in this way. Thus, the concentration of $\mathrm{H_3O^+}$ is much less than the initial concentration of the molecular acid, and the vast majority of the acid molecules remain un-ionized.
    • 8.3.A.2 A solution of a weak acid involves equilibrium between an un-ionized acid and its conjugate base. The equilibrium constant for this reaction is $K_a$, often reported as $\mathrm{p}K_a$. The pH of a weak acid solution can be determined from the initial acid concentration and the $\mathrm{p}K_a$.
      • Equation: $K_a = \dfrac{[\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}$
      • Equation: $\mathrm{p}K_a = -\log K_a$
    • 8.3.A.3 Weak bases react with water to produce hydroxide ions in solution. However, ordinarily just a small percentage of the molecules of a weak base in solution will ionize in this way. Thus, the concentration of $\mathrm{OH^-}$ in the solution does not equal the initial concentration of the base, and the vast majority of the base molecules remain un-ionized.
    • 8.3.A.4 A solution of a weak base involves equilibrium between an un-ionized base and its conjugate acid. The equilibrium constant for this reaction is $K_b$, often reported as $\mathrm{p}K_b$. The $\mathrm{pH}$ of a weak base solution can be determined from the initial base concentration and the $\mathrm{p}K_b$.
      • Equation: $K_b = \dfrac{[\mathrm{OH^-}][\mathrm{HB^+}]}{[\mathrm{B}]}$
      • Equation: $\mathrm{p}K_b = -\log K_b$
    • 8.3.A.5 The percent ionization of a weak acid (or base) can be calculated from its $\mathrm{p}K_a$ ($\mathrm{p}K_b$) and the initial concentration of the acid (base). The percent ionization can also be calculated from the initial concentration of the acid (base) and the equilibrium concentration of any of the species in the equilibrium expression.
    • 8.3.A.6 For any conjugate acid-base pair, the acid ionization constant and base ionization constant are related by $K_w$:
      • Equation: $K_w = K_a \times K_b$
      • Equation: $\mathrm{p}K_w = \mathrm{p}K_a + \mathrm{p}K_b$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A weak acid 弱酸 only partly dissociates, described by an equilibrium constant $K_a$ (larger $K_a$ = stronger weak acid); a weak base has $K_b$. For any conjugate acid–base pair the two are linked through water, $K_a\times K_b = K_w$, so $\text{p}K_a+\text{p}K_b=14$ – a stronger acid always has a weaker conjugate base. Because dissociation is small, find $[\text{H}^+]$ with an ICE table and the $K_a$ expression, often using the small-$x$ approximation.

    Worked example. Find the pH of $0.10\ \text{M}$ acetic acid, $K_a=1.8\times10^{-5}$. Let $x=[\text{H}^+]$ at equilibrium; the ICE table gives $K_a=\dfrac{x^2}{0.10-x}\approx\dfrac{x^2}{0.10}$ (small-$x$ approximation), so

    $$x=\sqrt{K_a\times0.10}=\sqrt{1.8\times10^{-6}}=1.3\times10^{-3}\ \text{M}\;\Rightarrow\;\text{pH}=-\log(1.3\times10^{-3})=2.9.$$
    The weak acid is far less acidic than a strong acid of the same concentration (which would be pH $1.0$).

    Tiếng Việt

    Một axit yếu chỉ phân ly một phần, được mô tả bởi hằng số cân bằng $K_a$ ($K_a$ lớn hơn = axit yếu mạnh hơn); một bazơ yếu có $K_b$. Đối với bất kỳ cặp axit-bazơ liên hợp nào, hai chất liên kết thông qua nước, $K_a\times K_b = K_w$, nên $\text{p}K_a+\text{p}K_b=14$ – axit càng mạnh thì bazơ liên hợp càng yếu. Vì sự phân ly nhỏ, tìm $[\text{H}^+]$ bằng bảng ICE và biểu thức $K_a$, thường sử dụng xấp xỉ nhỏ-$x$.

    Ví dụ minh họa. Tìm pH của $0.10\ \text{M}$ axit axetic, $K_a=1.8\times10^{-5}$. Đặt $x=[\text{H}^+]$ tại cân bằng; bảng ICE cho biết $K_a=\dfrac{x^2}{0.10-x}\approx\dfrac{x^2}{0.10}$ (xấp xỉ nhỏ-$x$), nên

    $$x=\sqrt{K_a\times0.10}=\sqrt{1.8\times10^{-6}}=1.3\times10^{-3}\ \text{M}\;\Rightarrow\;\text{pH}=-\log(1.3\times10^{-3})=2.9.$$
    Axit yếu có tính axit yếu hơn nhiều so với axit mạnh cùng nồng độ (điều đó sẽ có pH $1.0$).

    8.4

    Acid-Base Reactions and Buffers · ⁨Phản ứng Axit-Bazơ và Dung dịch Đệm⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.4.A: Explain the relationship among the concentrations of major species in a mixture of weak and strong acids and bases.

    • 8.4.A.1 When a strong acid and a strong base are mixed, they react quantitatively in a reaction represented by the equation: $\mathrm{H^+}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq) \rightarrow \mathrm{H_2O}(l)$. The pH of the resulting solution may be determined from the concentration of excess reagent.
    • 8.4.A.2 When a weak acid and a strong base are mixed, they react quantitatively in a reaction represented by the equation: $\mathrm{HA}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq) \rightleftarrows \mathrm{A^-}(aq)\ \mathrm{H_2O}(l)$. If the weak acid is in excess, then a buffer solution is formed, and the $\mathrm{pH}$ can be determined from the Henderson-Hasselbalch (H–H) equation (see 8.9.A.1). If the strong base is in excess, then the $\mathrm{pH}$ can be determined from the moles of excess hydroxide ion and the total volume of solution. If they are equimolar, then the (slightly basic) $\mathrm{pH}$ can be determined from the equilibrium represented by the equation: $\mathrm{A^-}(aq) + \mathrm{H_2O}(l) \rightleftarrows \mathrm{HA}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq)$.
    • 8.4.A.3 When a weak base and a strong acid are mixed, they will react quantitatively in a reaction represented by the equation: $\mathrm{B}(aq) + \mathrm{H_3O^+}(aq) \rightleftarrows \mathrm{HB^+}(aq) + \mathrm{H_2O}(l)$. If the weak base is in excess, then a buffer solution is formed, and the $\mathrm{pH}$ can be determined from the H–H equation. If the strong acid is in excess, then the $\mathrm{pH}$ can be determined from the moles of excess hydronium ion and the total volume of solution. If they are equimolar, then the (slightly acidic) $\mathrm{pH}$ can be determined from the equilibrium represented by the equation: $\mathrm{HB^+}(aq) + \mathrm{H_2O}(l) \rightleftarrows \mathrm{B}(aq) + \mathrm{H_3O^+}(aq)$.
    • 8.4.A.4 When a weak acid and a weak base are mixed, they will react to an equilibrium state whose reaction may be represented by the equation: $\mathrm{HA}(aq) + \mathrm{B}(aq) \rightleftarrows \mathrm{A^-}(aq) + \mathrm{HB^+}(aq)$.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.4.A: Giải thích mối quan hệ giữa nồng độ các thành phần chính trong hỗn hợp axit và bazơ yếu và mạnh.

    • 8.4.A.1 Khi axit mạnh và bazơ mạnh được trộn lẫn, chúng phản ứng hoàn toàn theo phương trình: $\mathrm{H^+}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq) \rightarrow \mathrm{H_2O}(l)$. pH của dung dịch thu được có thể được xác định từ nồng độ chất phản ứng dư thừa.
    • 8.4.A.2 Khi axit yếu và bazơ mạnh được trộn lẫn, chúng phản ứng hoàn toàn theo phương trình: $\mathrm{HA}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq) \rightleftarrows \mathrm{A^-}(aq)\ \mathrm{H_2O}(l)$. Nếu axit yếu dư thừa, dung dịch đệm sẽ hình thành, và $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ phương trình Henderson-Hasselbalch (H–H) (xem 8.9.A.1). Nếu bazơ mạnh dư thừa, thì $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ số mol hydroxide dư thừa và tổng thể tích dung dịch. Nếu chúng đồng mol, thì (độ pH hơi kiềm) $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ cân bằng đại diện bởi phương trình: $\mathrm{A^-}(aq) + \mathrm{H_2O}(l) \rightleftarrows \mathrm{HA}(aq) + \mathrm{OH^-}(aq)$.
    • 8.4.A.3 Khi bazơ yếu và axit mạnh được trộn lẫn, chúng sẽ phản ứng hoàn toàn theo phương trình: $\mathrm{B}(aq) + \mathrm{H_3O^+}(aq) \rightleftarrows \mathrm{HB^+}(aq) + \mathrm{H_2O}(l)$. Nếu bazơ yếu dư thừa, dung dịch đệm sẽ hình thành, và $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ phương trình H–H. Nếu axit mạnh dư thừa, thì $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ số mol hydronium dư thừa và tổng thể tích dung dịch. Nếu chúng đồng mol, thì (độ pH hơi axit) $\mathrm{pH}$ có thể được xác định từ cân bằng đại diện bởi phương trình: $\mathrm{HB^+}(aq) + \mathrm{H_2O}(l) \rightleftarrows \mathrm{B}(aq) + \mathrm{H_3O^+}(aq)$.
    • 8.4.A.4 Khi axit yếu và bazơ yếu được trộn lẫn, chúng sẽ phản ứng đạt trạng thái cân bằng mà phản ứng có thể được đại diện bởi phương trình: $\mathrm{HA}(aq) + \mathrm{B}(aq) \rightleftarrows \mathrm{A^-}(aq) + \mathrm{HB^+}(aq)$.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    A buffer 缓冲溶液 resists pH change. It contains a weak acid and its conjugate base (or a weak base and its conjugate acid) in comparable amounts. Added acid is neutralized by the conjugate base, and added base by the weak acid, so pH barely moves.

    Tiếng Việt

    Dung dịch đệm chống lại sự thay đổi pH. Nó chứa một axit yếu và bazơ liên hợp của nó (hoặc bazơ yếu và axit liên hợp) với lượng tương đương. Axit thêm vào sẽ bị bazơ liên hợp trung hòa, và bazơ thêm vào sẽ bị axit yếu trung hòa, nên pH hầu như không di chuyển.

    8.5

    Acid-Base Titrations · ⁨Chuẩn độ Axit-Bazơ⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.5.A: Explain results from the titration of a mono- or polyprotic acid or base solution, in relation to the properties of the solution and its components.

    • 8.5.A.1 An acid-base reaction can be carried out under controlled conditions in a titration. A titration curve, plotting $\mathrm{pH}$ against the volume of titrant added, is useful for summarizing results from a titration.
    • 8.5.A.2 At the equivalence point for titrations of monoprotic acids or bases, the number of moles of titrant added is equal to the number of moles of analyte originally present. This relationship can be used to obtain the concentration of the analyte. This is the case for titrations of strong acids/bases and weak acids/bases.
    • 8.5.A.3 For titrations of weak acids/bases, it is useful to consider the point halfway to the equivalence point, that is, the half-equivalence point. At this point, there are equal concentrations of each species in the conjugate acid-base pair, for example, for a weak acid $[\mathrm{HA}] = [\mathrm{A^-}]$. Because $\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a$ when the conjugate acid and base have equal concentrations, the $\mathrm{p}K_a$ can be determined from the $\mathrm{pH}$ at the half-equivalence point in a titration.
    • 8.5.A.4 At the equivalence point, pH is determined by the major species in solution. Strong acid and strong base titrations result in neutral pH at the equivalence point. However, in titrations of weak acids (weak bases), the conjugate base of the weak acid (conjugate acid of the weak base) is present at the equivalence point and can undergo proton-transfer reactions with the surrounding water, producing basic (acidic) solutions.
    • 8.5.A.5 For polyprotic acids, titration curves can be used to determine the number of acidic protons. In doing so, the major species present at any point along the curve can be identified, along with the $\mathrm{p}K_a$ associated with each proton in a weak polyprotic acid.
      • Exclusion statement: Computation of the concentration of each species present in the titration curve for polyprotic acids will not be assessed on the AP Exam. Such computations for titration of monoprotic acids are within the scope of the course (see 8.4.A.2 and 8.4.A.3), as is qualitative reasoning regarding what species are present in large versus small concentrations at any point in a titration of a polyprotic acid.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.5.A: Giải thích kết quả từ phép chuẩn độ dung dịch axit hoặc bazơ đơn protic hay đa protic, liên quan đến tính chất của dung dịch và các thành phần của nó.

    • 8.5.A.1 Một phản ứng axit-bazơ có thể được thực hiện trong điều kiện kiểm soát thông qua phép chuẩn độ. Đường chuẩn độ, biểu diễn $\mathrm{pH}$ theo thể tích chất chuẩn độ thêm vào, hữu ích để tóm tắt kết quả từ phép chuẩn độ.
    • 8.5.A.2 Tại điểm tương đương đối với phép chuẩn độ axit hoặc bazơ đơn protic, số mol chất chuẩn độ thêm vào bằng với số mol analyte ban đầu có mặt. Mối quan hệ này có thể được sử dụng để tìm nồng độ analyte. Điều này đúng cho cả phép chuẩn độ axit/bazơ mạnh và axit/bazơ yếu.
    • 8.5.A.3 Đối với phép chuẩn độ axit/bazơ yếu, việc xem xét điểm halfway đến điểm tương đương, tức là điểm nửa tương đương, là hữu ích. Tại điểm này, có nồng độ bằng nhau của mỗi loài trong cặp axit-bazơ liên hợp, ví dụ, đối với axit yếu $[\mathrm{HA}] = [\mathrm{A^-}]$. Vì $\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a$ khi axit liên hợp và bazơ liên hợp có nồng độ bằng nhau, nên $\mathrm{p}K_a$ có thể được xác định từ $\mathrm{pH}$ tại điểm nửa tương đương trong phép chuẩn độ.
    • 8.5.A.4 Tại điểm tương đương, pH được xác định bởi các thành phần chính trong dung dịch. Phép chuẩn độ axit mạnh và bazơ mạnh dẫn đến pH trung tính tại điểm tương đương. Tuy nhiên, trong phép chuẩn độ axit yếu (bazơ yếu), bazơ liên hợp của axit yếu (axit liên hợp của bazơ yếu) có mặt tại điểm tương đương và có thể tham gia phản ứng chuyển giao proton với nước xung quanh, tạo ra dung dịch kiềm (axit).
    • 8.5.A.5 Đối với axit đa protic, đường chuẩn độ có thể được sử dụng để xác định số lượng proton axit. Trong quá trình này, các thành phần chính có mặt tại bất kỳ điểm nào trên đường cong có thể được xác định, cùng với $\mathrm{p}K_a$ liên quan đến từng proton trong một axit đa protic yếu.
      • Tuyên bố loại trừ: Việc tính toán nồng độ của mỗi loài xuất hiện trên đường chuẩn độ đối với axit đa protic sẽ không được đánh giá trong Kỳ thi AP. Các phép tính như vậy cho phép chuẩn độ axit đơn protic nằm trong phạm vi khóa học (xem 8.4.A.2 và 8.4.A.3), cũng như suy luận định tính về những loài nào có mặt với nồng độ lớn so với nhỏ tại bất kỳ điểm nào trong phép chuẩn độ axit đa protic.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    An acid–base titration curve

    A titration curve 滴定曲线 plots pH as base (or acid) is added. Key points: the equivalence point 等当点 (moles of acid = moles of base – a steep jump), and the half-equivalence point, where $\text{pH}=\text{p}K_a$ (half the weak acid is converted, so a buffer is at its center).

    An acid-base indicator 酸碱指示剂 is itself a weak acid whose protonated and deprotonated forms have different colours, so its colour responds to pH. You pick an indicator whose colour change happens near the titration's equivalence-point pH, so the colour flips just as the reaction completes.

    Tiếng Việt
    Đường cong chìtitrat axit-bazơ

    Đường chuẩn độ biểu diễn pH khi thêm bazơ (hoặc axit). Các điểm quan trọng: điểm tương đương (mol axit = mol bazơ – một bước nhảy dốc), và điểm nửa tương đương, nơi $\text{pH}=\text{p}K_a$ (nửa axit yếu đã chuyển hóa, nên dung dịch đệm nằm ở trung tâm).

    Một chỉ thị axit-bazơ bản thân nó là một axit yếu, trong đó dạng proton hóa và dạng khử proton có màu sắc khác nhau, nên màu sắc của nó phản ứng với pH. Bạn chọn một chỉ thị mà sự đổi màu xảy ra gần điểm tương đương của đường chuẩn độ, nên màu sắc đảo ngay khi phản ứng hoàn tất.

    Đường cong chuẩn độ có bước nhảy dốc gần điểm tương đương
    A titration curve has a steep jump near the equivalence point
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Titrate to the equivalence point · ⁨Chuẩn độ đến điểm tương đương⁩

    A titration curve rises gently, then sharply at the equivalence point where moles of acid and base match. The steep jump pinpoints that volume. · ⁨Một đồ thị chuẩn độ tăng nhẹ, sau đó tăng mạnh tại điểm tương đương nơi mol axit và base khớp nhau. Sự nhảy vọt dốc đứng xác định chính xác thể tích đó.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    titration curve/taɪˈtreɪʃn kɜːv/ đường cong chuẩn độ
    equivalence point/ɪˈkwɪvələns pɔɪnt/ điểm tương đương
    acid-base indicator/ˈæsɪd beɪs ˈɪndɪkeɪtə/ chất chỉ thị axít-bazơ
    Buffer capacity/ˈbʌfə kəˈpæsɪti/ Dung lượng đệm
    8.6

    Molecular Structure of Acids and Bases · ⁨Cấu trúc phân tử của Axit và Bazơ⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.6.A: Explain the relationship between the strength of an acid or base and the structure of the molecule or ion.

    • 8.6.A.1 The protons on a molecule that will participate in acid-base reactions, and the relative strength of these protons, can be inferred from the molecular structure.
      • i. Strong acids (such as $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$, $\mathrm{HClO_4}$, $\mathrm{H_2SO_4}$, and $\mathrm{HNO_3}$) have very weak conjugate bases that are stabilized by electronegativity, inductive effects, resonance, or some combination thereof.
      • ii. Carboxylic acids are one common class of weak acid.
      • iii. Strong bases (such as group I and II hydroxides) have very weak conjugate acids.
      • iv. Common weak bases include nitrogenous bases such as ammonia as well as carboxylate ions.
      • v. Electronegative elements tend to stabilize the conjugate base relative to the conjugate acid, and so increase acid strength.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.6.A: Giải thích mối quan hệ giữa độ mạnh của axit hoặc bazơ và cấu trúc của phân tử hoặc ion.

    • 8.6.A.1 Các proton trên một phân tử sẽ tham gia phản ứng axit-bazơ, và độ mạnh tương đối của các proton này, có thể được suy luận từ cấu trúc phân tử.
      • i. Axit mạnh (như $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$, $\mathrm{HClO_4}$, $\mathrm{H_2SO_4}$, và $\mathrm{HNO_3}$) có bazơ liên hợp rất yếu được ổn định bởi độ âm điện, hiệu ứng cảm ứng, cộng hưởng, hoặc sự kết hợp của các yếu tố trên.
      • ii. Axit cacboxylic là một lớp axit yếu phổ biến.
      • iii. Bazơ mạnh (như hydroxide nhóm I và II) có axit liên hợp rất yếu.
      • iv. Các bazơ yếu phổ biến bao gồm bazơ chứa nitơ như ammonia cũng như các ion cacboxylat.
      • v. Các nguyên tố có độ âm điện cao có xu hướng ổn định hóa base liên hợp so với acid liên hợp, do đó làm tăng độ mạnh của acid.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Strength has structural roots. An acid is stronger when its conjugate base is more stable – for example, more electronegative atoms or resonance spreading the negative charge stabilize it. For oxoacids, more oxygen atoms on the central atom means a stronger acid.

    Tiếng Việt

    Độ mạnh có nguồn gốc từ cấu trúc. Một axit mạnh hơn khi cơ bản liên hợp ổn định hơn – ví dụ, các nguyên tố có độ âm điện cao hơn hoặc cộng hưởng lan tỏa điện tích âm giúp ổn định nó. Đối với axit oxo, nhiều nguyên tử oxy trên nguyên tử trung tâm nghĩa là axit mạnh hơn.

    8.7

    pH and pKa · ⁨pH và pKa⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.7.A: Explain the relationship between the predominant form of a weak acid or base in solution at a given $\mathrm{pH}$ and the $\mathrm{p}K_a$ of the conjugate acid or the $\mathrm{p}K_b$ of the conjugate base.

    • 8.7.A.1 The protonation state of an acid or base (i.e., the relative concentrations of $\mathrm{HA}$ and $\mathrm{A^-}$) can be predicted by comparing the $\mathrm{pH}$ of a solution to the $\mathrm{p}K_a$ of the acid in that solution. When solution $\mathrm{pH} < \mathrm{acid}\ \mathrm{p}K_a$, the acid form has a higher concentration than the base form. When solution $\mathrm{pH} > \mathrm{acid}\ \mathrm{p}K_a$, the base form has a higher concentration than the acid form.
    • 8.7.A.2 Acid-base indicators are substances that exhibit different properties (such as color) in their protonated versus deprotonated state, making that property respond to the $\mathrm{pH}$ of a solution.
    • 8.7.A.3 To ensure accurate results in a titration experiment, acid-base indicators should be selected that have a $\mathrm{p}K_a$ close to the $\mathrm{pH}$ at the equivalence point.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.7.A: Giải thích mối quan hệ giữa dạng chủ yếu của một acid yếu hoặc base yếu trong dung dịch ở một $\mathrm{pH}$ nhất định và $\mathrm{p}K_a$ của acid liên hợp hoặc $\mathrm{p}K_b$ của base liên hợp.

    • 8.7.A.1 Trạng thái proton hóa của một acid hay base (tức là tỷ lệ tương đối giữa $\mathrm{HA}$ và $\mathrm{A^-}$) có thể được dự đoán bằng cách so sánh $\mathrm{pH}$ của dung dịch với $\mathrm{p}K_a$ của acid trong dung dịch đó. Khi dung dịch $\mathrm{pH} < \mathrm{acid}\ \mathrm{p}K_a$, nồng độ dạng acid cao hơn dạng base. Khi dung dịch $\mathrm{pH} > \mathrm{acid}\ \mathrm{p}K_a$, nồng độ dạng base cao hơn dạng acid.
    • 8.7.A.2 Chỉ báo acid-base là các chất có tính chất khác nhau (như màu sắc) ở trạng thái proton hóa so với không proton hóa, khiến cho tính chất đó phản ứng với $\mathrm{pH}$ của dung dịch.
    • 8.7.A.3 Để đảm bảo kết quả chính xác trong thí nghiệm chuẩn độ, nên chọn chỉ báo acid-base có $\mathrm{p}K_a$ gần với $\mathrm{pH}$ tại điểm tương đương.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    $\text{p}K_a=-\log K_a$: a smaller $\text{p}K_a$ means a stronger acid. Comparing pH to $\text{p}K_a$ tells you the dominant form: below $\text{p}K_a$ the acid form dominates; above it, the conjugate base form dominates.

    Tiếng Việt

    $\text{p}K_a=-\log K_a$: một $\text{p}K_a$ nhỏ hơn có nghĩa là axit mạnh hơn. So sánh pH với $\text{p}K_a$ cho biết dạng chủ đạo: dưới $\text{p}K_a$ thì dạng axit chiếm ưu thế; trên nó, dạng cơ bản liên hợp chiếm ưu thế.

    8.8

    Properties of Buffers · ⁨Tính chất của Dung dịch Đệm⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.8.A: Explain the relationship between the ability of a buffer to stabilize $\mathrm{pH}$ and the reactions that occur when an acid or a base is added to a buffered solution.

    • 8.8.A.1 A buffer solution contains a large concentration of both members in a conjugate acid-base pair. The conjugate acid reacts with added base and the conjugate base reacts with added acid. These reactions are responsible for the ability of a buffer to stabilize $\mathrm{pH}$.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.8.A: Giải thích mối quan hệ giữa khả năng ổn định $\mathrm{pH}$ của dung dịch đệm và các phản ứng xảy ra khi thêm acid hoặc base vào dung dịch đã được đệm.

    • 8.8.A.1 Dung dịch đệm chứa nồng độ lớn của cả hai thành phần trong cặp acid-base liên hợp. Acid liên hợp phản ứng với base được thêm vào và base liên hợp phản ứng với acid được thêm vào. Các phản ứng này là nguyên nhân giúp dung dịch đệm có khả năng ổn định $\mathrm{pH}$.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    How a buffer resists pH change

    A buffer works best when the weak acid and conjugate base concentrations are similar (pH near $\text{p}K_a$). Choose a buffer whose $\text{p}K_a$ is close to the target pH. Diluting a buffer barely changes its pH, because the acid-to-base ratio stays the same.

    Tiếng Việt
    Cách dung dịch đệm chống lại sự thay đổi pH

    Dung dịch đệm hoạt động tốt nhất khi nồng độ axit yếu và cơ bản liên hợp gần giống nhau (pH gần $\text{p}K_a$). Chọn dung dịch đệm có $\text{p}K_a$ gần với pH mục tiêu. Phá loãng dung dịch đệm hầu như không làm thay đổi pH, vì tỷ lệ axit và bazơ vẫn giữ nguyên.

    Dung dịch đệm chống lại sự thay đổi pH bằng cách hấp thụ axit hoặc bazơ thêm vào
    Dung dịch đệm chống lại sự thay đổi pH bằng cách hấp thụ axit hoặc bazơ được thêm vào
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    buffer/ˈbʌfə/ dung dịch đệm
    8.9

    The Henderson-Hasselbalch Equation · ⁨Phương trình Henderson-Hasselbalch⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.9.A: Identify the $\mathrm{pH}$ of a buffer solution based on the identity and concentrations of the conjugate acid-base pair used to create the buffer.

    • 8.9.A.1 The $\mathrm{pH}$ of the buffer is related to the $\mathrm{p}K_a$ of the acid and the concentration ratio of the conjugate acid-base pair. This relation is a consequence of the equilibrium expression associated with the dissociation of a weak acid, and is described by the Henderson-Hasselbalch equation. Adding small amounts of acid or base to a buffered solution does not significantly change the ratio of $[\mathrm{A^-}]/[\mathrm{HA}]$ and thus does not significantly change the solution $\mathrm{pH}$. The change in $\mathrm{pH}$ on addition of acid or base to a buffered solution is therefore much less than it would have been in the absence of the buffer.
      • Equation: $\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a + \log\dfrac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}$
      • Exclusion statement: Computation of the change in pH resulting from the addition of an acid or a base to a buffer will not be assessed on the AP Exam.
      • Exclusion statement: Derivation of the Henderson-Hasselbalch equation will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.9.A: Xác định $\mathrm{pH}$ của dung dịch đệm dựa trên danh tính và nồng độ của cặp acid-base liên hợp được sử dụng để tạo ra dung dịch đệm.

    • 8.9.A.1 $\mathrm{pH}$ của dung dịch đệm liên quan đến $\mathrm{p}K_a$ của acid và tỷ số nồng độ của cặp acid-base liên hợp. Mối quan hệ này là hệ quả của biểu thức cân bằng đi kèm với sự phân ly của acid yếu, và được mô tả bởi phương trình Henderson-Hasselbalch. Việc thêm lượng nhỏ acid hoặc base vào dung dịch đệm không làm thay đổi đáng kể tỷ số $[\mathrm{A^-}]/[\mathrm{HA}]$ và do đó không làm thay đổi đáng kể $\mathrm{pH}$ của dung dịch. Sự thay đổi $\mathrm{pH}$ khi thêm acid hoặc base vào dung dịch đệm vì thế nhỏ hơn nhiều so với trường hợp không có dung dịch đệm.
      • Phương trình: $\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a + \log\dfrac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}$
      • Lưu ý loại trừ: Việc tính toán sự thay đổi pH do thêm acid hoặc base vào dung dịch đệm sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.
      • Lưu ý loại trừ: Việc suy diễn phương trình Henderson-Hasselbalch sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    For a buffer, the pH follows from the acid-to-base ratio:

    $$\text{pH}=\text{p}K_a+\log\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}.$$
    When the concentrations are equal, the log is zero and $\text{pH}=\text{p}K_a$. Use it to design a buffer or find its pH quickly.

    Worked example. A buffer holds $0.20\ \text{M}$ acetic acid ($\text{p}K_a=4.74$) and $0.30\ \text{M}$ acetate. Its pH is

    $$\text{pH}=4.74+\log\frac{0.30}{0.20}=4.74+\log(1.5)=4.74+0.18=4.92.$$
    A little more conjugate base than acid pushes the pH just above $\text{p}K_a$, as the equation predicts.

    Tiếng Việt

    Đối với dung dịch đệm, pH suy ra từ tỷ lệ axit và bazơ:

    $$\text{pH}=\text{p}K_a+\log\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}.$$
    Khi nồng độ bằng nhau, logarit bằng 0 nên $\text{pH}=\text{p}K_a$. Sử dụng nó để thiết kế dung dịch đệm hoặc tìm nhanh pH của nó.

    Ví dụ minh họa. Một dung dịch đệm chứa $0.20\ \text{M}$ axit axetic ($\text{p}K_a=4.74$) và $0.30\ \text{M}$ acetat. Giá trị pH của nó là

    $$\text{pH}=4.74+\log\frac{0.30}{0.20}=4.74+\log(1.5)=4.74+0.18=4.92.$$
    Một chút cơ bản liên hợp nhiều hơn axit sẽ đẩy pH lên ngay trên $\text{p}K_a$, đúng như phương trình dự đoán.

    8.10

    Buffer Capacity · ⁨Khả năng đệm⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.10.A: Explain the relationship between the buffer capacity of a solution and the relative concentrations of the conjugate acid and conjugate base components of the solution.

    • 8.10.A.1 Increasing the concentration of the buffer components (while keeping the ratio of these concentrations constant) keeps the $\mathrm{pH}$ of the buffer the same but increases the capacity of the buffer to neutralize added acid or base.
    • 8.10.A.2 When a buffer has more conjugate acid than base, it has a greater buffer capacity for addition of added base than acid. When a buffer has more conjugate base than acid, it has a greater buffer capacity for addition of added acid than base.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.10.A: Giải thích mối quan hệ giữa dung lượng đệm của dung dịch và nồng độ tương đối của các thành phần axit liên hợp và bazơ liên hợp trong dung dịch.

    • 8.10.A.1 Tăng nồng độ các thành phần đệm (trong khi giữ nguyên tỷ lệ giữa các nồng độ này) làm cho $\mathrm{pH}$ của đệm không đổi nhưng tăng dung lượng đệm trong việc trung hòa axit hoặc bazơ được thêm vào.
    • 8.10.A.2 Khi một dung dịch đệm có nhiều axit liên hợp hơn bazơ, nó có dung lượng đệm lớn hơn đối với việc thêm bazơ so với axit. Ngược lại, khi dung dịch đệm có nhiều bazơ liên hợp hơn axit, nó có dung lượng đệm lớn hơn đối với việc thêm axit so với bazơ.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Buffer capacity 缓冲容量 is how much acid or base a buffer can absorb before its pH changes sharply. It is greatest when the components are concentrated and in roughly equal amounts. Once one component is used up, the buffer fails.

    Tiếng Việt

    Khả năng đệm là lượng axit hoặc bazơ mà dung dịch đệm có thể hấp thụ trước khi pH thay đổi đột ngột. Nó lớn nhất khi các thành phần có nồng độ cao và ở mức xấp xỉ bằng nhau. Khi một thành phần bị tiêu hao hết, dung dịch đệm mất tác dụng.

    8.11

    pH and Solubility · ⁨pH và Độ tan⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 8.11.A: Identify the qualitative effect of changes in pH on the solubility of a salt.

    • 8.11.A.1 The solubility of a salt is pH sensitive when one of the constituent ions is a weak acid, a weak base, or the hydroxide ion. These effects can be understood qualitatively using Le Châtelier's principle.
      • Exclusion statement: Computations of solubility as a function of pH will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 8.11.A: Xác định ảnh hưởng định tính của những thay đổi pH lên độ tan của một muối.

    • 8.11.A.1 Độ tan của một muối nhạy cảm với pH khi một trong các ion cấu thành là axit yếu, bazơ yếu, hoặc ion hydroxide. Những ảnh hưởng này có thể được hiểu theo tính chất định tính bằng cách áp dụng nguyên tắc Le Châtelier.
      • Lời tuyên bố loại trừ: Việc tính toán độ tan theo hàm số của pH sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The solubility of a salt with a basic anion rises in acidic solution: the added $\text{H}^+$ reacts with the anion, removing it from the solubility equilibrium and pulling more solid to dissolve (Le Chatelier applied to $K_{sp}$). So pH can control whether an ionic solid dissolves.

    Tiếng Việt

    Độ tan của muối có anion bazơ tăng trong dung dịch axit: $\text{H}^+$ được thêm vào phản ứng với anion, loại bỏ nó khỏi cân bằng độ tan và kéo thêm chất rắn tan ra (áp dụng Le Chatelier cho $K_{sp}$). Do đó, pH có thể kiểm soát việc một chất rắn ion tan hay không.

    8.11

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • Neutral means equal ions, not pH 7. In pure water $[\text{H}_3\text{O}^+]=[\text{OH}^-]$; since $K_w$ rises with temperature, neutral pH drifts below 7 above 25 °C. Use $K_w=[\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-]=1.0\times10^{-14}$ (25 °C) to convert between $[\text{OH}^-]$ and $[\text{H}_3\text{O}^+]$.
    • $\text{pH}=-\log[\text{H}^+]$ is logarithmic — each unit is a ten-fold change in $[\text{H}^+]$.
    • A strong acid/base dissociates completely (so $[\text{H}^+]$ = concentration); a weak one only partly, needing $K_a$.
    • A buffer contains a weak acid and its conjugate base together; it resists pH change by mopping up added acid or base.
    • On a titration curve the equivalence point is the steep jump; the half-equivalence point has $\text{pH}=\text{p}K_a$.
    • A smaller $\text{p}K_a$ means a stronger acid.
    Tiếng Việt
    • Trung tính có nghĩa là nồng độ ion bằng nhau, không phải pH = 7. Trong nước tinh khiết $[\text{H}_3\text{O}^+]=[\text{OH}^-]$; vì $K_w$ tăng theo nhiệt độ, pH trung tính sẽ giảm xuống dưới 7 ở trên 25 °C. Sử dụng $K_w=[\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-]=1.0\times10^{-14}$ (25 °C) để chuyển đổi giữa $[\text{OH}^-]$ và $[\text{H}_3\text{O}^+]$.
    • $\text{pH}=-\log[\text{H}^+]$ mang tính logarit — mỗi đơn vị tương ứng với sự thay đổi gấp mười lần $[\text{H}^+]$.
    • Một axit/bazơ mạnh phân ly hoàn toàn (nên $[\text{H}^+]$ = nồng độ); một axit/bazơ yếu chỉ phân ly một phần, cần $K_a$.
    • Một dung dịch đệm chứa cả axit yếu và cơ bản liên hợp của nó; nó chống lại sự thay đổi pH bằng cách hấp thụ axit hoặc bazơ được thêm vào.
    • Trên đường cong chuẩn độ, điểm tương đương là bước nhảy dốc; điểm nửa tương đương có $\text{pH}=\text{p}K_a$.
    • Một $\text{p}K_a$ nhỏ hơn có nghĩa là axit mạnh hơn.
  • 9

    Thermodynamics and Electrochemistry · ⁨Nhiệt động lực học và Điện hóa⁩

    Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
    9.1

    Introduction to Entropy · ⁨Giới thiệu về Entropy⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.1.A: Identify the sign and relative magnitude of the entropy change associated with chemical or physical processes.

    • 9.1.A.1 Entropy increases when matter becomes more dispersed. For example, the phase change from solid to liquid or from liquid to gas results in a dispersal of matter as the individual particles become freer to move and generally occupy a larger volume. Similarly, for a gas, the entropy increases when there is an increase in volume (at constant temperature), and the gas molecules are able to move within a larger space. For reactions involving gas-phase reactants or products, the entropy generally increases when the total number of moles of gas-phase products is greater than the total number of moles of gas-phase reactants.
    • 9.1.A.2 Entropy increases when energy is dispersed. According to kinetic molecular theory (KMT), the distribution of kinetic energy among the particles of a gas broadens as the temperature increases. As a result, the entropy of the system increases with an increase in temperature.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.1.A: Xác định dấu và độ lớn tương đối của độ biến thiên entropy liên quan đến các quá trình hóa học hoặc vật lý.

    • 9.1.A.1 Entropy tăng lên khi vật chất trở nên phân tán hơn. Ví dụ, quá trình chuyển pha từ rắn sang lỏng hoặc từ lỏng sang khí dẫn đến sự phân tán của vật chất khi các hạt riêng lẻ tự do di chuyển hơn và nói chung chiếm thể tích lớn hơn. Tương tự, đối với chất khí, entropy tăng lên khi có sự gia tăng thể tích (ở nhiệt độ không đổi), và các phân tử khí có thể di chuyển trong không gian rộng hơn. Đối với các phản ứng có tham gia chất phản ứng hoặc sản phẩm ở pha khí, entropy thường tăng lên khi tổng số mol sản phẩm ở pha khí lớn hơn tổng số mol chất phản ứng ở pha khí.
    • 9.1.A.2 Entropy tăng lên khi năng lượng được phân tán. Theo thuyết động học phân tử (KMT), sự phân bố năng lượng động học giữa các hạt của chất khí mở rộng khi nhiệt độ tăng. Kết quả là, entropy của hệ thống tăng lên khi nhiệt độ tăng.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Entropy 熵 $S$ measures the dispersal of energy and matter – loosely, the number of ways to arrange a system. Entropy increases when a substance goes solid → liquid → gas, when a solid dissolves, when gas moles increase, or when temperature rises. More disorder means higher entropy.

    Tiếng Việt
    Pin gia đình: pin điện hóa chuyển hóa năng lượng tự do hóa học thành công điện
    Pin gia đình: pin điện hóa chuyển hóa năng lượng tự do hóa học thành công điện

    Entropy $S$ đo lường sự phân tán của năng lượng và vật chất – nói chung, số cách sắp xếp một hệ thống. Entropy tăng khi chất đi từ rắn → lỏng → khí, khi chất rắn tan, khi số mol khí tăng, hoặc khi nhiệt độ tăng. Sự hỗn độn càng nhiều thì entropy càng cao.

    Entropy tăng từ rắn sang lỏng rồi đến khí
    Entropy tăng từ rắn sang lỏng sang khí
    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    Entropy/ˈentrəpi/ Entropy
    Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ Năng lượng tự do Gibbs
    thermodynamically favorable/ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪkli ˈfeɪvərəbl/ thuận lợi về mặt nhiệt động lực học
    galvanic (voltaic) cell/ɡælˈvænɪk sel/ pin galvanic (volta)
    9.2

    Absolute Entropy and Entropy Change · ⁨Entropy tuyệt đối và Biến thiên Entropy⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.2.A: Calculate the standard entropy change for a chemical or physical process based on the absolute entropies (standard molar entropies) of the species involved in the process.

    • 9.2.A.1 The entropy change for a process can be calculated from the absolute entropies of the species involved before and after the process occurs.
      • Equation: $\Delta S^{\circ}_{reaction} = \Sigma S^{\circ}_{products} - \Sigma S^{\circ}_{reactants}$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.2.A: Tính sự biến thiên entropy chuẩn cho một quá trình hóa học hoặc vật lý dựa trên entropy tuyệt đối (entropy mol chuẩn) của các loài tham gia quá trình đó.

    • 9.2.A.1 Sự biến thiên entropy của một quá trình có thể được tính từ entropy tuyệt đối của các loài tham gia trước và sau khi quá trình diễn ra.
      • Phương trình: $\Delta S^{\circ}_{reaction} = \Sigma S^{\circ}_{products} - \Sigma S^{\circ}_{reactants}$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Every substance has a positive absolute entropy $S^\circ$. For a reaction,

    $$\Delta S^\circ = \sum S^\circ(\text{products}) - \sum S^\circ(\text{reactants}).$$
    Predict its sign from the change in gas moles: making more gas raises entropy ($\Delta S>0$).

    Tiếng Việt

    Mọi chất đều có entropy tuyệt đối dương $S^\circ$. Đối với phản ứng,

    $$\Delta S^\circ = \sum S^\circ(\text{products}) - \sum S^\circ(\text{reactants}).$$
    Dự đoán dấu của nó từ sự thay đổi số mol khí: tạo ra nhiều khí hơn làm tăng entropy ($\Delta S>0$).

    9.3

    Gibbs Free Energy and Thermodynamic Favorability · ⁨Năng lượng tự do Gibbs và Tính khả thi Nhiệt động lực học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.3.A: Explain whether a physical or chemical process is thermodynamically favored based on an evaluation of $\Delta G^{\circ}$.

    • 9.3.A.1 The Gibbs free energy change for a chemical process in which all the reactants and products are present in a standard state (as pure substances, as solutions of 1.0 M concentration, or as gases at a pressure of 1.0 atm (or 1.0 bar)) is given the symbol $\Delta G^{\circ}$.

    • 9.3.A.2 The standard Gibbs free energy change for a chemical or physical process is a measure of thermodynamic favorability. Historically, the term "spontaneous" has been used to describe processes for which $\Delta G^{\circ} < 0$. The phrase "thermodynamically favored" is preferred instead so that common misunderstandings (equating "spontaneous" with "suddenly" or "without cause") can be avoided. When $\Delta G^{\circ} < 0$ for the process, it is said to be thermodynamically favored.

    • 9.3.A.3 The standard Gibbs free energy change for a physical or chemical process may also be determined from the standard Gibbs free energy of formation of the reactants and products.

      • Equation: $\Delta G^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta G^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta G^{\circ}_{f\ reactants}$
    • 9.3.A.4 In some cases, it is necessary to consider both enthalpy and entropy to determine if a process will be thermodynamically favored. The freezing of water and the dissolution of sodium nitrate are examples of such phenomena.

    • 9.3.A.5 Knowing the values of $\Delta H^{\circ}$ and $\Delta S^{\circ}$ for a process at a given temperature allows $\Delta G^{\circ}$ to be calculated directly.

      • Equation: $\Delta G^{\circ} = \Delta H^{\circ} - T\,\Delta S^{\circ}$
    • 9.3.A.6 In general, the temperature conditions for a process to be thermodynamically favored ($\Delta G^{\circ} < 0$) can be predicted from the signs of $\Delta H^{\circ}$ and $\Delta S^{\circ}$ as shown in the table below:

      $\Delta H^{\circ}$ $\Delta S^{\circ}$ Symbols $\Delta G^{\circ} < 0$, favored at:
      $< 0$ $> 0$ $<\ >$ all $T$
      $> 0$ $< 0$ $>\ <$ no $T$
      $> 0$ $> 0$ $>\ >$ high $T$
      $< 0$ $< 0$ $<\ <$ low $T$

      In cases where $\Delta H^{\circ} < 0$ and $\Delta S^{\circ} > 0$, no calculation of $\Delta G^{\circ}$ is necessary to determine that the process is thermodynamically favored ($\Delta G^{\circ} < 0$). In cases where $\Delta H^{\circ} > 0$ and $\Delta S^{\circ} < 0$, no calculation of $\Delta G^{\circ}$ is necessary to determine that the process is thermodynamically unfavored ($\Delta G^{\circ} > 0$).

    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.3.A: Giải thích xem một quá trình vật lý hay hóa học có thuận lợi về nhiệt động lực học hay không dựa trên việc đánh giá $\Delta G^{\circ}$.

    • 9.3.A.1 Độ biến thiên năng lượng tự do Gibbs cho một quá trình hóa học mà trong đó tất cả các chất phản ứng và sản phẩm đều ở trạng thái chuẩn (như các chất thuần túy, như dung dịch có nồng độ 1.0 M, hoặc như các chất khí ở áp suất 1.0 atm (hoặc 1.0 bar)) được ký hiệu là $\Delta G^{\circ}$.

    • 9.3.A.2 Sự biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn cho một quá trình hóa học hoặc vật lý là thước đo tính thuận lợi về nhiệt động lực học. Về mặt lịch sử, thuật ngữ "tự phát" đã được dùng để mô tả các quá trình mà tại đó $\Delta G^{\circ} < 0$. Thay vào đó, cụm từ "thuận lợi về nhiệt động lực học" được ưa chuộng hơn để tránh những hiểu lầm thông thường (đồng nhất "tự phát" với "ngay lập tức" hoặc "không có nguyên nhân"). Khi $\Delta G^{\circ} < 0$ cho quá trình, người ta nói rằng quá trình đó thuận lợi về nhiệt động lực học.

    • 9.3.A.3 Sự biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn cho một quá trình vật lý hay hóa học cũng có thể được xác định từ năng lượng tự do Gibbs tạo thành chuẩn của các chất phản ứng và sản phẩm.

      • Phương trình: $\Delta G^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta G^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta G^{\circ}_{f\ reactants}$
    • 9.3.A.4 Trong một số trường hợp, cần phải xét cả enthalpy và entropy để xác định xem một quá trình có thuận lợi về nhiệt động lực học hay không. Sự đông đặc của nước và sự tan của natri nitrat là ví dụ về các hiện tượng như vậy.

    • 9.3.A.5 Việc biết các giá trị của $\Delta H^{\circ}$ và $\Delta S^{\circ}$ cho một quá trình ở một nhiệt độ cho trước cho phép tính trực tiếp $\Delta G^{\circ}$.

      • Phương trình: $\Delta G^{\circ} = \Delta H^{\circ} - T\,\Delta S^{\circ}$
    • 9.3.A.6 Nhìn chung, điều kiện nhiệt độ cho một quá trình thuận lợi về nhiệt động lực học ($\Delta G^{\circ} < 0$) có thể được dự đoán từ dấu của $\Delta H^{\circ}$ và $\Delta S^{\circ}$ như được hiển thị trong bảng dưới đây:

      $\Delta H^{\circ}$ $\Delta S^{\circ}$ Ký hiệu $\Delta G^{\circ} < 0$, thuận lợi ở:
      $< 0$ $> 0$ $<\ >$ mọi $T$
      $> 0$ $< 0$ $>\ <$ không có $T$
      $> 0$ $> 0$ $>\ >$ cao $T$
      $< 0$ $< 0$ $<\ <$ thấp $T$

    Trong các trường hợp mà $\Delta H^{\circ} < 0$ và $\Delta S^{\circ} > 0$, không cần tính toán $\Delta G^{\circ}$ để xác định rằng quá trình thuận lợi về nhiệt động lực học ($\Delta G^{\circ} < 0$). Trong các trường hợp mà $\Delta H^{\circ} > 0$ và $\Delta S^{\circ} < 0$, không cần tính toán $\Delta G^{\circ}$ để xác định rằng quá trình không thuận lợi về nhiệt động lực học ($\Delta G^{\circ} > 0$).

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Gibbs free energy 吉布斯自由能 combines enthalpy and entropy:

    $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S.$$
    A process is thermodynamically favorable 热力学有利 when $\Delta G<0$. So exothermic ($\Delta H<0$) and entropy-increasing ($\Delta S>0$) reactions are always favorable; when the two oppose, temperature decides.

    Worked example. A reaction has $\Delta H=+40\ \text{kJ/mol}$ and $\Delta S=+120\ \text{J/(mol K)}$. It is endothermic (unfavorable enthalpy) but entropy-increasing, so it becomes favorable only when hot enough. Setting $\Delta G=\Delta H-T\Delta S<0$ and matching units ($\Delta S=0.120\ \text{kJ}$):

    $$T>\frac{\Delta H}{\Delta S}=\frac{40}{0.120}=333\ \text{K}\;(60\,{}^{\circ}\text{C}).$$

    Tiếng Việt

    Năng lượng tự do Gibbs kết hợp enthalpy và entropy:

    $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S.$$
    Một quá trình là khả thi về mặt nhiệt động lực học khi $\Delta G<0$. Vì vậy, các phản ứng tỏa nhiệt ($\Delta H<0$) và tăng entropy ($\Delta S>0$) luôn khả thi; khi hai yếu tố này opposing nhau, nhiệt độ sẽ quyết định.

    Tính khả thi của phản ứng dựa trên dấu của biến thiên enthalpy và entropy
    Tính khả thi của phản ứng dựa trên dấu của biến thiên enthalpy và entropy

    Ví dụ minh họa. Một phản ứng có $\Delta H=+40\ \text{kJ/mol}$ và $\Delta S=+120\ \text{J/(mol K)}$. Nó là phản ứng thu nhiệt (enthalpy bất lợi) nhưng tăng entropy, nên chỉ trở nên khả thi khi đủ nóng. Đặt $\Delta G=\Delta H-T\Delta S<0$ và đồng bộ hóa đơn vị ($\Delta S=0.120\ \text{kJ}$):

    $$T>\frac{\Delta H}{\Delta S}=\frac{40}{0.120}=333\ \text{K}\;(60\,{}^{\circ}\text{C}).$$

    9.4

    Thermodynamic and Kinetic Control · ⁨Kiểm soát Nhiệt động lực học và Động học⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.4.A: Explain, in terms of kinetics, why a thermodynamically favored reaction might not occur at a measurable rate.

    • 9.4.A.1 Many processes that are thermodynamically favored do not occur to any measurable extent, or they occur at extremely slow rates.
    • 9.4.A.2 Processes that are thermodynamically favored, but do not proceed at a measurable rate, are under "kinetic control." High activation energy is a common reason for a process to be under kinetic control. The fact that a process does not proceed at a noticeable rate does not mean that the chemical system is at equilibrium. If a process is known to be thermodynamically favored, and yet does not occur at a measurable rate, it is reasonable to conclude that the process is under kinetic control.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.4.A: Giải thích, theo quan điểm động học, tại sao một phản ứng thuận lợi về nhiệt động lực học có thể không xảy ra với tốc độ đo được.

    • 9.4.A.1 Nhiều quá trình thuận lợi về nhiệt động lực học nhưng không xảy ra ở mức độ nào có thể đo được, hoặc chúng xảy ra với tốc độ cực kỳ chậm.
    • 9.4.A.2 Các quá trình thuận lợi về nhiệt động lực học nhưng không tiến triển với tốc độ đo được nằm dưới "kiểm soát động học." Năng lượng hoạt hóa cao là một lý do phổ biến khiến một quá trình nằm dưới kiểm soát động học. Việc một quá trình không tiến triển với tốc độ đáng kể không có nghĩa là hệ thống hóa học đang ở trạng thái cân bằng. Nếu một quá trình được biết là thuận lợi về nhiệt động lực học, nhưng lại không xảy ra với tốc độ đo được, thì có lẽ kết luận rằng quá trình đó nằm dưới kiểm soát động học.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    $\Delta G<0$ says a reaction can happen, not that it will happen fast. A reaction can be thermodynamically favorable yet kinetically slow because of a high activation energy (diamond → graphite). Thermodynamics gives the direction; kinetics gives the speed.

    Tiếng Việt

    $\Delta G<0$ cho thấy phản ứng có thể xảy ra, chứ không phải nó sẽ xảy ra nhanh. Một phản ứng có thể khả thi về mặt nhiệt động lực học nhưng động học chậm vì năng lượng kích hoạt cao (kim cương → than chì). Nhiệt động lực học đưa ra hướng; động học đưa ra tốc độ.

    9.5

    Free Energy and Equilibrium · ⁨Năng lượng Tự do và Cân bằng⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.5.A: Explain whether a process is thermodynamically favored using the relationships between $K$, $\Delta G^{\circ}$, and $T$.

    • 9.5.A.1 The phrase "thermodynamically favored" ($\Delta G^{\circ} < 0$) means that the products are favored at equilibrium ($K > 1$) under standard conditions.
    • 9.5.A.2 The equilibrium constant is related to free energy by the equations
      • Equation: $K = e^{-\Delta G^{\circ}/RT}$
      • Equation: $\Delta G^{\circ} = -RT \ln K$
    • 9.5.A.3 Connections between $K$ and $\Delta G^{\circ}$ can be made qualitatively through estimation. When $\Delta G^{\circ}$ is near zero, the equilibrium constant will be close to 1. When $\Delta G^{\circ}$ is much larger or much smaller than $RT$, the value of $K$ deviates strongly from 1.
    • 9.5.A.4 Processes with $\Delta G^{\circ} < 0$ favor products (i.e., $K > 1$) and those with $\Delta G^{\circ} > 0$ favor reactants (i.e., $K < 1$).
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.5.A: Giải thích xem một quá trình có thuận lợi về nhiệt động lực học hay không bằng cách sử dụng các mối quan hệ giữa $K$, $\Delta G^{\circ}$ và $T$.

    • 9.5.A.1 Cụm từ "thuận lợi về nhiệt động lực học" ($\Delta G^{\circ} < 0$) có nghĩa là các sản phẩm được ưu tiên ở trạng thái cân bằng ($K > 1$) trong điều kiện chuẩn.
    • 9.5.A.2 Hằng số cân bằng liên hệ với năng lượng tự do qua các phương trình
      • Phương trình: $K = e^{-\Delta G^{\circ}/RT}$
      • Phương trình: $\Delta G^{\circ} = -RT \ln K$
    • 9.5.A.3 Các mối liên hệ giữa $K$ và $\Delta G^{\circ}$ có thể thiết lập một cách định tính thông qua ước lượng. Khi $\Delta G^{\circ}$ gần bằng 0, hằng số cân bằng sẽ xấp xỉ 1. Khi $\Delta G^{\circ}$ lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhiều so với $RT$, giá trị của $K$ lệch mạnh khỏi 1.
    • 9.5.A.4 Các quá trình có $\Delta G^{\circ} < 0$ ưu tiên sản phẩm (tức là $K > 1$) và các quá trình có $\Delta G^{\circ} > 0$ ưu tiên chất phản ứng (tức là $K < 1$).

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Free energy links to the equilibrium constant:

    $$\Delta G^\circ = -RT\ln K.$$
    So $\Delta G^\circ<0$ gives $K>1$ (products favored), and $\Delta G^\circ>0$ gives $K<1$. At equilibrium $\Delta G=0$.

    Tiếng Việt

    Năng lượng tự do liên hệ với hằng số cân bằng:

    $$\Delta G^\circ = -RT\ln K.$$
    Vì vậy $\Delta G^\circ<0$ dẫn đến $K>1$ (sản phẩm được ưu tiên), và $\Delta G^\circ>0$ dẫn đến $K<1$. Tại cân bằng $\Delta G=0$.

    Pin chuyển hóa năng lượng tự do của phản ứng oxi hóa-khử tự phát thành công điện
    Pin chuyển hóa năng lượng tự do của phản ứng oxi hóa-khử tự phát thành công điện
    9.6

    Free Energy of Dissolution · ⁨Năng lượng Tự do của Sự Tan⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.6.A: Explain the relationship between the solubility of a salt and changes in the enthalpy and entropy that occur in the dissolution process.

    • 9.6.A.1 The free energy change ($\Delta G^{\circ}$) for dissolution of a substance reflects a number of factors: the breaking of the intermolecular interactions that hold the solid together, the reorganization of the solvent around the dissolved species, and the interaction of the dissolved species with the solvent. It is possible to estimate the sign and relative magnitude of the enthalpic and entropic contributions to each of these factors. However, making predictions for the total change in free energy of dissolution can be challenging due to the cancellations among the free energies associated with the three factors cited.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.6.A: Giải thích mối quan hệ giữa độ tan của một muối và sự biến thiên enthalpy và entropy xảy ra trong quá trình tan.

    • 9.6.A.1 Sự thay đổi năng lượng tự do ($\Delta G^{\circ}$) khi hòa tan một chất phản ánh nhiều yếu tố: sự phá vỡ các tương tác liên phân tử giữ cho chất rắn kết hợp, sự tái tổ chức dung môi xung quanh các loài đã hòa tan, và tương tác của các loài đã hòa tan với dung môi. Có thể ước tính dấu và độ lớn tương đối của các đóng góp enthalpy và entropy vào mỗi yếu tố này. Tuy nhiên, việc dự đoán sự thay đổi tổng thể năng lượng tự do của quá trình hòa tan có thể khó khăn do sự triệt tiêu giữa các năng lượng tự do liên quan đến ba yếu tố nêu trên.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Whether a salt dissolves depends on the free-energy change of dissolving. Dissolving often increases entropy (ordered solid → dispersed ions) but may cost enthalpy; the sign of $\Delta G$ (and thus $K_{sp}$) follows from $\Delta H - T\Delta S$.

    Tiếng Việt

    Việc một muối tan hay không phụ thuộc vào biến thiên năng lượng tự do của quá trình tan. Sự tan thường làm tăng entropy (rắn có trật tự → ion phân tán) nhưng có thể tốn enthalpy; dấu của $\Delta G$ (và do đó $K_{sp}$) suy ra từ $\Delta H - T\Delta S$.

    9.7

    Coupled Reactions · ⁨Phản ứng Coupled (Gắn nối)⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.7.A: Explain the relationship between external sources of energy or coupled reactions and their ability to drive thermodynamically unfavorable processes.

    • 9.7.A.1 An external source of energy can be used to make a thermodynamically unfavorable process occur. Examples include:
      • 9.7.A.1.i Electrical energy to drive an electrolytic cell or charge a battery.
      • 9.7.A.1.ii Light to drive the overall conversion of carbon dioxide to glucose in photosynthesis.
    • 9.7.A.2 A desired product can be formed by coupling a thermodynamically unfavorable reaction that produces that product to a favorable reaction (e.g., the conversion of $ATP$ to $ADP$ in biological systems). In the coupled system, the individual reactions share one or more common intermediates. The sum of the individual reactions produces an overall reaction that achieves the desired outcome and has $\Delta G^{\circ} < 0$.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.7.A: Giải thích mối quan hệ giữa nguồn năng lượng bên ngoài hoặc các phản ứng ghép nối và khả năng thúc đẩy các quá trình không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học.

    • 9.7.A.1 Một nguồn năng lượng bên ngoài có thể được sử dụng để khiến một quá trình không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học xảy ra. Các ví dụ bao gồm:
      • 9.7.A.1.i Điện năng để vận hành tế bào điện phân hoặc sạc pin.
      • 9.7.A.1.ii Ánh sáng để thúc đẩy quá trình chuyển hóa tổng quát carbon dioxide thành glucose trong quang hợp.
    • 9.7.A.2 Sản phẩm mong muốn có thể được hình thành bằng cách ghép nối một phản ứng không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học tạo ra sản phẩm đó với một phản ứng thuận lợi (ví dụ: sự chuyển hóa $ATP$ thành $ADP$ trong các hệ thống sinh học). Trong hệ thống ghép nối, các phản ứng riêng lẻ chia sẻ một hoặc nhiều trung gian chung. Tổng hợp của các phản ứng riêng lẻ tạo ra một phản ứng tổng thể đạt được kết quả mong muốn và có $\Delta G^{\circ} < 0$.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    An unfavorable reaction ($\Delta G>0$) can be driven by coupling it to a favorable one ($\Delta G<0$) that shares a common intermediate, as long as the sum has $\Delta G<0$. This is how cells use ATP to power otherwise unfavorable processes.

    Tiếng Việt

    Một phản ứng bất lợi ($\Delta G>0$) có thể được thúc đẩy bằng cách coupling nó với một phản ứng thuận lợi ($\Delta G<0$) chia sẻ cùng trung gian, miễn là tổng có $\Delta G<0$. Đây là cách tế bào sử dụng ATP để cung cấp năng lượng cho các quá trình vốn bất lợi.

    9.8

    Galvanic and Electrolytic Cells · ⁨Pin Galvanic và Pin Điện phân⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.8.A: Explain the relationship between the physical components of an electrochemical cell and the overall operational principles of the cell.

    • 9.8.A.1 Each component of an electrochemical cell (electrodes, solutions in the half-cells, salt bridge, voltage/current measuring device) plays a specific role in the overall functioning of the cell. The operational characteristics of the cell (galvanic vs. electrolytic, direction of electron flow, reactions occurring in each half-cell, change in electrode mass, evolution of a gas at an electrode, ion flow through the salt bridge) can be described at both the macroscopic and particulate levels.
    • 9.8.A.2 Galvanic, sometimes called voltaic, cells involve a thermodynamically favored reaction, whereas electrolytic cells involve a thermodynamically unfavored reaction. Visual representations of galvanic and electrolytic cells are tools of analysis to identify where half-reactions occur and in what direction current flows.
    • 9.8.A.3 For all electrochemical cells, oxidation occurs at the anode and reduction occurs at the cathode.
      • Exclusion statement: Labeling an electrode as positive or negative will not be assessed on the AP Exam.
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.8.A: Giải thích mối quan hệ giữa các thành phần vật lý của một tế bào điện hóa và nguyên lý hoạt động tổng quát của tế bào đó.

    • 9.8.A.1 Mỗi thành phần của tế bào điện hóa (điện cực, dung dịch trong các bán tế bào, cầu muối, thiết bị đo điện áp/dòng điện) đóng vai trò cụ thể trong hoạt động tổng thể của tế bào. Các đặc điểm vận hành của tế bào (galvanic so với điện phân, hướng dòng electron, các phản ứng xảy ra trong mỗi bán tế bào, sự thay đổi khối lượng điện cực, sự giải phóng khí tại điện cực, dòng ion qua cầu muối) có thể được mô tả ở cả cấp độ vĩ mô và cấp độ hạt.
    • 9.8.A.2 Tế bào galvanic, đôi khi gọi là tế bào voltaic, liên quan đến một phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học, trong khi tế bào điện phân liên quan đến một phản ứng không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học. Các biểu diễn trực quan của tế bào galvanic và điện phân là công cụ phân tích để xác định nơi các bán phản ứng xảy ra và chiều dòng điện chảy như thế nào.
    • 9.8.A.3 Đối với tất cả các tế bào điện hóa, quá trình oxi hóa xảy ra ở anode và quá trình khử xảy ra ở cathode.
      • Lưu ý loại trừ: Việc gán nhãn cho điện cực là dương hay âm sẽ không được đánh giá trong kỳ thi AP.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    The galvanic cell

    Redox reactions can move electrons through a wire:

    • A galvanic (voltaic) cell 原电池 uses a favorable reaction ($\Delta G<0$) to produce electricity – a battery.
    • An electrolytic cell 电解池 uses electricity to force an unfavorable reaction ($\Delta G>0$).

    In both, oxidation happens at the anode 阳极 and reduction at the cathode 阴极.

    Tiếng Việt
    Pin galvanic

    Phản ứng oxi hóa-khử có thể di chuyển electron qua dây dẫn:

    Pin galvanic với cầu muối và vôn kế
    Pin galvanic với cầu muối và vôn kế
    • Một pin galvanic (voltaic) sử dụng một phản ứng thuận lợi ($\Delta G<0$) để tạo ra điện – hay còn gọi là pin.
    • Một pin điện phân sử dụng điện để buộc một phản ứng không thuận lợi ($\Delta G>0$).

    Trong cả hai loại, oxy hóa xảy ra ở anode và khử xảy ra ở cathode.

    Pin thương mại: các pin galvanic chuyển đổi năng lượng tự do hóa học thành công cơ học
    Pin thương mại: các pin galvanic chuyển đổi năng lượng tự do hóa học thành công cơ học
    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Transfer electrons in a cell · ⁨Chuyển electron trong tế bào⁩

    In a galvanic cell a spontaneous redox reaction drives electrons through a wire, doing electrical work; oxidation at one electrode, reduction at the other. · ⁨Trong tế bào galvanic, một phản ứng redox tự phát đẩy electron qua dây dẫn, thực hiện công việc điện; oxy hóa xảy ra ở một cực, khử xảy ra ở cực kia.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    anode/ˈænəʊd/ anode
    cathode/ˈkæθəʊd/ cathode
    cell potential/sel pəˈtenʃl/ thế pin
    Nernst equation/nɜːnst ɪˈkweɪʒn/ Phương trình Nernst
    9.9

    Cell Potential and Free Energy · ⁨Điện thế Pin và Năng lượng Tự do⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.9.A: Explain whether an electrochemical cell is thermodynamically favored, based on its standard cell potential and the constituent half-reactions within the cell.

    • 9.9.A.1 Electrochemistry encompasses the study of redox reactions that occur within electrochemical cells. The reactions are either thermodynamically favored (resulting in a positive voltage) or thermodynamically unfavored (resulting in a negative voltage and requiring an externally applied potential for the reaction to proceed).
    • 9.9.A.2 The standard cell potential of electrochemical cells can be calculated by identifying the oxidation and reduction half-reactions and their respective standard reduction potentials.
    • 9.9.A.3 $\Delta G^{\circ}$ (standard Gibbs free energy change) is proportional to the negative of the cell potential for the redox reaction from which it is constructed. Thus, a cell with a positive $E^{\circ}$ involves a thermodynamically favored reaction, and a cell with a negative $E^{\circ}$ involves a thermodynamically unfavored reaction.
      • Equation: $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.9.A: Giải thích liệu một tế bào điện hóa có thuận lợi về mặt nhiệt động lực học hay không, dựa trên điện thế tế bào chuẩn và các bán phản ứng cấu thành bên trong tế bào.

    • 9.9.A.1 Điện hóa bao gồm nghiên cứu các phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong các tế bào điện hóa. Các phản ứng này hoặc thuận lợi về mặt nhiệt động lực học (kết quả là điện áp dương) hoặc không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học (kết quả là điện áp âm và đòi hỏi điện thế bên ngoài được áp dụng để phản ứng tiếp tục diễn ra).
    • 9.9.A.2 Điện thế tế bào chuẩn của các tế bào điện hóa có thể được tính toán bằng cách xác định các bán phản ứng oxi hóa và khử cùng các thế khử chuẩn tương ứng của chúng.
    • 9.9.A.3 $\Delta G^{\circ}$ (sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs chuẩn) tỷ lệ thuận với số âm của điện thế tế bào từ đó nó được xây dựng. Do đó, một tế bào có $E^{\circ}$ dương liên quan đến một phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học, và một tế bào có $E^{\circ}$ âm liên quan đến một phản ứng không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học.
      • Phương trình: $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    The cell potential 电池电势 $E^\circ_{\text{cell}}$ measures the driving force in volts, found from standard reduction potentials ($E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$). It links to free energy by

    $$\Delta G^\circ = -nFE^\circ_{\text{cell}},$$
    where $n$ is moles of electrons and $F$ the Faraday constant. A positive $E^\circ_{\text{cell}}$ means a favorable (galvanic) reaction.

    Worked example. A cell pairs a copper cathode ($\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu}$, $E^\circ=+0.34\ \text{V}$) with a zinc anode ($\text{Zn}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Zn}$, $E^\circ=-0.76\ \text{V}$). The cell potential is

    $$E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}=0.34-(-0.76)=1.10\ \text{V}.$$
    It is positive, so the reaction is spontaneous and the cell (a Daniell cell) acts as a battery.

    Tiếng Việt

    Điện thế pin $E^\circ_{\text{cell}}$ đo lực đẩy bằng đơn vị volt, được tính từ thế khử chuẩn ($E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$). Nó liên hệ với năng lượng tự do qua

    $$\Delta G^\circ = -nFE^\circ_{\text{cell}},$$
    trong đó $n$ là số mol electron và $F$ là hằng số Faraday. Một giá trị $E^\circ_{\text{cell}}$ dương có nghĩa là phản ứng thuận lợi (galvanic).

    Dãy điện cực chuẩn của các thế điện cực tiêu chuẩn
    Dãy điện hóa của thế điện cực chuẩn

    Ví dụ minh họa. Một pin ghép cathode đồng ($\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu}$, $E^\circ=+0.34\ \text{V}$) với anode kẽm ($\text{Zn}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Zn}$, $E^\circ=-0.76\ \text{V}$). Điện thế của pin là

    $$E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}=0.34-(-0.76)=1.10\ \text{V}.$$
    Giá trị này dương, nên phản ứng tự phát và pin (một pin Daniell) hoạt động như một nguồn điện.

    9.10

    Cell Potential Under Nonstandard Conditions · ⁨Điện thế Pin trong Điều kiện Không Chuẩn⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.10.A: Explain the relationship between deviations from standard cell conditions and changes in the cell potential.

    • 9.10.A.1 In a real system under nonstandard conditions, the cell potential will vary depending on the concentrations of the active species. The cell potential is a driving force toward equilibrium; the farther the reaction is from equilibrium, the greater the magnitude of the cell potential.

    • 9.10.A.2 Equilibrium arguments such as Le Châtelier's principle do not apply to electrochemical systems, because the systems are not in equilibrium.

    • 9.10.A.3 The standard cell potential $E^{\circ}$ corresponds to the standard conditions of $Q = 1$. As the system approaches equilibrium, the magnitude (i.e., absolute value) of the cell potential decreases, reaching zero at equilibrium (when $Q = K$). Deviations from standard conditions that take the cell further from equilibrium than $Q = 1$ will increase the magnitude of the cell potential relative to $E^{\circ}$. Deviations from standard conditions that take the cell closer to equilibrium than $Q = 1$ will decrease the magnitude of the cell potential relative to $E^{\circ}$. In concentration cells, the direction of spontaneous electron flow can be determined by considering the direction needed to reach equilibrium.

    • 9.10.A.4 Algorithmic calculations using the Nernst equation are insufficient to demonstrate an understanding of electrochemical cells under nonstandard conditions. However, students should qualitatively understand the effects of concentration on cell potential and use conceptual reasoning, including the qualitative use of the Nernst equation:

      • Equation: $E = E^{\circ} - (RT/nF) \ln Q$

      to solve problems.

    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.10.A: Giải thích mối quan hệ giữa sự lệch khỏi điều kiện pin tiêu chuẩn và sự thay đổi của điện thế pin.

    • 9.10.A.1 Trong một hệ thực tế dưới điều kiện không tiêu chuẩn, điện thế pin sẽ thay đổi tùy thuộc vào nồng độ của các loài hoạt động. Điện thế pin là lực đẩy tiến tới cân bằng; càng xa cân bằng thì độ lớn của điện thế pin càng lớn.

    • 9.10.A.2 Các lập luận cân bằng như nguyên lý Le Châtelier không áp dụng cho các hệ điện hóa, vì các hệ này không ở trạng thái cân bằng.

    • 9.10.A.3 Điện thế tế bào chuẩn $E^{\circ}$ tương ứng với điều kiện chuẩn của $Q = 1$. Khi hệ thống tiến tới cân bằng, độ lớn (tức là giá trị tuyệt đối) của điện thế tế bào giảm xuống, đạt về không tại cân bằng (khi $Q = K$). Sự lệch khỏi điều kiện chuẩn khiến tế bào xa cân bằng hơn so với $Q = 1$ sẽ làm tăng độ lớn của điện thế tế bào so với $E^{\circ}$. Sự lệch khỏi điều kiện chuẩn khiến tế bào gần cân bằng hơn so với $Q = 1$ sẽ làm giảm độ lớn của điện thế tế bào so với $E^{\circ}$. Trong tế bào nồng độ, chiều dòng electron tự phát có thể được xác định bằng cách xem xét chiều cần thiết để đạt được cân bằng.

    • 9.10.A.4 Các phép tính thuật toán sử dụng phương trình Nernst là không đủ để chứng minh sự hiểu biết về các hệ điện hóa trong điều kiện không tiêu chuẩn. Tuy nhiên, học sinh cần hiểu định tính các tác động của nồng độ lên điện thế pin và sử dụng tư duy khái niệm, bao gồm việc sử dụng định tính phương trình Nernst:

      • Phương trình: $E = E^{\circ} - (RT/nF) \ln Q$

      để giải quyết các bài toán.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English

    Away from standard conditions, the potential shifts with concentration – the Nernst equation 能斯特方程 (qualitatively): as reactants are consumed, $Q$ rises and $E_{\text{cell}}$ falls, reaching zero at equilibrium (a dead battery). Changing a concentration shifts $E_{\text{cell}}$ the way Le Chatelier predicts.

    Tiếng Việt

    Khi xa điều kiện chuẩn, điện thế sẽ thay đổi theo nồng độ – phương trình Nernst (về mặt định tính): khi chất tham gia bị tiêu thụ, $Q$ tăng và $E_{\text{cell}}$ giảm, đạt đến zero tại trạng thái cân bằng (pin hết pin). Thay đổi nồng độ sẽ làm dịch chuyển $E_{\text{cell}}$ theo cách mà Le Chatelier dự đoán.

    9.11

    Electrolysis and Faraday's Law · ⁨Điện phân và Định luật Faraday⁩

    Syllabus · ⁨Chương trình⁩
    English

    Learning Objective 9.11.A: Calculate the amount of charge flow based on changes in the amounts of reactants and products in an electrochemical cell.

    • 9.11.A.1 Faraday's laws can be used to determine the stoichiometry of the redox reaction occurring in an electrochemical cell with respect to the following:
      • 9.11.A.1.i Number of electrons transferred
      • 9.11.A.1.ii Mass of material deposited on or removed from an electrode (as in electroplating)
      • 9.11.A.1.iii Current
      • 9.11.A.1.iv Time elapsed
      • 9.11.A.1.v Charge of ionic species
      • Equation: $I = q/t$
    Tiếng Việt

    Mục tiêu học tập 9.11.A: Tính lượng điện tích di chuyển dựa trên sự thay đổi số mol của chất phản ứng và sản phẩm trong pin điện hóa.

    • 9.11.A.1 Định luật Faraday có thể được sử dụng để xác định tỉ lệ stoichiometric của phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trong pin điện hóa liên quan đến các yếu tố sau:
      • 9.11.A.1.i Số electron đã chuyển
      • 9.11.A.1.ii Khối lượng vật liệu lắng đọng hoặc bị loại bỏ khỏi điện cực (như trong mạ điện)
      • 9.11.A.1.iii Cường độ dòng điện
      • 9.11.A.1.iv Thời gian trôi qua
      • 9.11.A.1.v Điện tích của các loài ion
      • Phương trình: $I = q/t$

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

    English
    Electrolysis

    In electrolysis 电解, the charge passed determines how much substance is deposited or produced – Faraday's law 法拉第定律. Convert current × time to charge, charge to moles of electrons ($F=96{,}485$ C/mol), then use the half-reaction's electron ratio to get moles (and mass) of product.

    Worked example. A current of $2.0\ \text{A}$ flows for $30\ \text{minutes}$ through copper(II) sulfate ($\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu}$). How much copper is deposited? The charge is $Q=It=2.0\times1800=3600\ \text{C}$, giving $3600/96485=0.0373\ \text{mol}$ of electrons. Since each Cu needs $2$ electrons, $0.0187\ \text{mol}$ of Cu forms, a mass of $0.0187\times63.5=1.2\ \text{g}$.

    Tiếng Việt
    Điện phân

    Trong điện phân, lượng điện tích đi qua xác định lượng chất được lắng đọng hoặc tạo thành – định luật Faraday. Chuyển đổi dòng điện × thời gian thành điện tích, điện tích sang số mol electron ($F=96{,}485$ C/mol), sau đó dùng tỷ lệ electron của phản ứng bán phần để tìm số mol (và khối lượng) sản phẩm.

    Điện phân: ion di chuyển đến các điện cực và bị khử/oxid hóa
    Điện phân: ion di chuyển về các điện cực và bị giải phóng

    Ví dụ minh họa. Dòng điện $2.0\ \text{A}$ chạy trong $30\ \text{minutes}$ qua dung dịch đồng(II) sunfat ($\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu}$). Lượng đồng được lắng đọng là bao nhiêu? Điện lượng là $Q=It=2.0\times1800=3600\ \text{C}$, tương đương $3600/96485=0.0373\ \text{mol}$ mol electron. Vì mỗi nguyên tử Cu cần $2$ electron, nên tạo thành $0.0187\ \text{mol}$ mol Cu, có khối lượng là $0.0187\times63.5=1.2\ \text{g}$.

    Explore · ⁨Khám phá⁩

    Electrolyse a molten salt · ⁨Điện phân muối nóng chảy⁩

    Electrolysis uses current to force a non-spontaneous reaction: positive ions gain electrons at the cathode, negative ions lose them at the anode. Charge sets the amount deposited. · ⁨Điện phân sử dụng dòng điện để đẩy một phản ứng không tự phát: ion dương nhận electron tại catot, ion âm mất electron tại anot. Điện tích quyết định lượng chất lắng đọng.⁩

    Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
    English Tiếng Việt
    electrolytic cell/ɪˌlektrəˈlɪtɪk sel/ pin điện phân
    electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ điện phân
    Faraday's law/ˈfærədeɪz lɔː/ Định luật Faraday
    9.11

    Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

    English
    • A process is thermodynamically favourable when $\Delta G<0$; combine enthalpy and entropy with $\Delta G=\Delta H-T\Delta S$ (match units — kJ vs J).
    • Entropy increases solid→liquid→gas and when more gas moles are produced.
    • Favourable does not mean fast — a high activation energy can make a $\Delta G<0$ reaction extremely slow (kinetic control).
    • In electrochemistry a positive $E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$ means a spontaneous (galvanic) cell; oxidation is at the anode, reduction at the cathode.
    • In electrolysis the charge passed ($Q=It$) fixes the amount deposited (Faraday's law).
    Tiếng Việt
    • Một quá trình là thuận lợi về mặt nhiệt động lực học khi $\Delta G<0$; kết hợp enthalpy và entropy thông qua $\Delta G=\Delta H-T\Delta S$ (chú ý khớp đơn vị — kJ so với J).
    • Entropy tăng khi chuyển pha rắn→lỏng→khí và khi có nhiều mol khí hơn được tạo thành.
    • Thuận lợi không có nghĩa là nhanh — năng lượng kích hoạt cao có thể khiến một phản ứng $\Delta G<0$ diễn ra cực kỳ chậm (kiểm soát động học).
    • Trong điện hóa, một giá trị $E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$ dương có nghĩa là pin tự phát (galvanic); oxy hóa xảy ra ở anode, khử xảy ra ở cathode.
    • Trong điện phân, lượng điện tích đi qua ($Q=It$) xác định lượng chất lắng đọng (định luật Faraday).

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP