Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Equilibria · ⁨איזונים⁩

A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · Topic 7 · ⁨נושא 7⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
10:12

איזונים

חלק מהתגובות הופכות-חוזר מעולם לא מסתיימות. מערבבים את החומרים, הצבע משתנה, ואז הכל פשוט נעצר — במחצית הדרך. משאירים את זה לשבוע והוא נראה…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

7.1

Reversible reactions and dynamic equilibrium · ⁨תגובות הפיכות ושווי משקל דינמי⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. (a) understand what is meant by a reversible reaction (b) understand what is meant by dynamic equilibrium in terms of the rate of forward and reverse reactions being equal and the concentration of reactants and products remaining constant (c) understand the need for a closed system in order to establish dynamic equilibrium
  2. define Le Chatelier’s principle as: if a change is made to a system at dynamic equilibrium, the position of equilibrium moves to minimise this change
  3. use Le Chatelier’s principle to deduce qualitatively (from appropriate information) the effects of changes in temperature, concentration, pressure or presence of a catalyst on a system at equilibrium
  4. deduce expressions for equilibrium constants in terms of concentrations, $K_c$
  5. use the terms mole fraction and partial pressure
  6. deduce expressions for equilibrium constants in terms of partial pressures, $K_p$ (use of the relationship between $K_p$ and $K_c$ is not required)
  7. use the $K_c$ and $K_p$ expressions to carry out calculations (such calculations will not require the solving of quadratic equations)
  8. calculate the quantities present at equilibrium, given appropriate data
  9. state whether changes in temperature, concentration or pressure or the presence of a catalyst affect the value of the equilibrium constant for a reaction
  10. describe and explain the conditions used in the Haber process and the Contact process, as examples of the importance of an understanding of dynamic equilibrium in the chemical industry and the application of Le Chatelier’s principle
עברית
  1. (א) הבן מהו משמעות תגובה הפיכה; (ב) הבן מהו משמעות איזון דינמי בהקשר של שוויון קצבי התגובה הקדמית וההפוכה ושמירה על ריכוזים קבועים של חומרי המוצא והמוצרים; (ג) הבן את הצורך במערכת סגורה כדי לקיים איזון דינמי
  2. הגדר את עקרון לה-שטלייה כ advent: אם נעשה שינוי במערכת באיזון דינמי, מיקום האיזון זז כדי למזער את השינוי הזה
  3. השתמש בעקרון לה-שטלייה כדי להסיק באופן איכותי (מתוך נתונים מתאימים) את ההשפעות של שינויים בטמפרטורה, ריכוז, לחץ או נוכחות מצומם על מערכת באיזון
  4. הנה ביטויים עבור קבועי איזון בהתבסס על ריכוזים, $K_c$
  5. השתמש במונחים כמות חומר ו-לחץ חלקי
  6. גזור ביטויים לקבועי איזון ביחס ללחצים חלקיים, $K_p$ (שימוש בקשר בין $K_p$ ל$K_c$ אינו נדרש)
  7. השתמש בביטויים $K_c$ ו-$K_p$ לבצע חישובים (חישובים אלו לא ידרשו פתרון משוואות ריבועיות)
  8. חשב את הכמויות הקיימות באיזון, בהינתן נתונים מתאימים
  9. ציין האם שינויים בטמפרטורה, ריכוז או לחץ או נוכחות מצומם משפיעים על ערך קבוע האיזון לתגובה
  10. תאר והסבר את התנאים המשמשים בתהליך האבר ובתהליך הקונטאקט, כדוגמאות לחשיבות ההבנה של איזון דינמי בתעשייה הכימית וליישום עקרון לה-שטלייה

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

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

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

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

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

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

עברית
עקרון לה-שטליה
איזון דינמי: הקצבים מתקרבים זה לזה
פתרונות של כלוריד קובלט(II) בצבעים שונים
כלוריד הקובלט משנה צבע כאשר האיזון שלו זז.

תגובה הפוכה יכולה להתרחש בשני הכיוונים. התגובה הקדמית יוצרת תוצרים; התגובה ההפוכה ממירה תוצרים חזרה למגיבים. אנו מסמנים זאת עם הסימן $\rightleftharpoons$.

במערכת סגורה (ללא כניסה או יציאת חומרים), התגובה מגיעה לאיזון דינמי כאשר:

  • קצב התגובה הקדמית שווה לקצב התגובה ההפוכה.
  • ריכוזי המגיבים והתוצרים נשארים קבועים.

הוא מכונה דינמי כי שתיהן התגובות עדיין מתרחשות — הן פשוט מבטלות זו את זו. נדרשת מערכת סגורה, אחרת התוצרים היו בורחים ואיזון לעולם לא היה מושג.

גרף שבו קצב התגובה ההפוכה יורד וקצב התגובה החוזרת עולה עד ששניהם נפגשים ונשארים שווים
באיזון דינמי, קצבי התגובה הקדמית וההפוכה הפכו לשווים, ולכן הריכוזים נשארים קבועים
Explore · ⁨חקור⁩

Dynamic equilibrium · ⁨איזון דינמי⁩

forward rate = reverse rate · ⁨קצב הקדימה = קצב האחור⁩

At equilibrium the position can sit anywhere — change a condition and watch it shift. · ⁨בעת איזון, המיקום יכול להיות בכל מקום — שינוי תנאי וצפה כיצד הוא זז.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ תגובה הפוכה
forward reaction/ˈfɔːwəd rɪˈækʃn/ תגובה קדמית
reverse reaction/rɪˈvɜːs rɪˈækʃn/ תגובה הפוכה
closed system/kləʊzd ˈsɪstəm/ מערכת סגורה
dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ איזון דינמי
Le Chatelier's principle/lə ˈtʃeɪtlɪəz ˈprɪnsɪpl/ עקרון לה-שטלייה
equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ איזון
catalyst/ˈkætəlɪst/ מצעין
equilibrium constant/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm ˈkɒnstənt/ קבוע איזון
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
7.1

Le Chatelier's principle · ⁨עקרון לה-שטליה⁩

English

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

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

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

עברית

עקרון לה-שטליה אומר: אם שיניתם מערכת באיזון, מיקום האיזון יזוז כדי להתנגד (להפחית) לשינוי הזה.

השינוי שעשיתם לכיוון שאליו האיזון זז
הגברת ריכוז של מגיב לעבר התוצרים
הגברת לחץ לעבר הצד עם מספר מולקולות גז פחות
העלאת טמפרטורה לעבר הכיוון האנדותרמי
הוספת קטליזטור ללא הזזה (הוא מאיץ את השני כיוונים באותו קצב)

קטליזט מאפשר להגיע לאיזון מהר יותר, אך הוא אינו משנה את מיקום האיזון.

שלושה שינויים, כל אחד עם חץ המראה את כיוון תנועת האיזון: הוספת תגובה-תוצרים, העלאת לחץ לעבר צד מספר המולקולות הקטן, העלאת טמפרטורה בכיוון האנדותרמי
עקרון לה-שטלייה: האיזון תמיד זז כדי להתנגד לשינוי שביצעת
Explore · ⁨חקור⁩

Shifting an equilibrium · ⁨הזזת איזון כימי⁩

Change the temperature, pressure or concentration and watch the equilibrium shift to oppose your change — Le Chatelier's principle in action. · ⁨שנה טמפרטורה, לחץ או ריכוז ותצפה כי האיזון ישתבש כדי להתנגד לשינוי שלך – עקרון לה-שאטלייה בפועל.⁩

7.1

Equilibrium constants · ⁨קבעי איזון⁩

English

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

The constant written with partial pressures is $K_p$.

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

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

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

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

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

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

עברית

לתגובה באיזון, קבוע האיזון מקשר בין כמות התוצרים לתגובנים. עבור התגובה $a\text{A} + b\text{B} \rightleftharpoons c\text{C} + d\text{D}$:

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

כאשר הסוגריים המרובעים מציינים ריכוז ב$\text{mol dm}^{-3}$.

דוגמה פתורה. באיזון התערובת $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\text{HI}$ מכילה $[\text{H}_2] = 0.20$, $[\text{I}_2] = 0.20$ ו$[\text{HI}] = 1.6\ \text{mol dm}^{-3}$. מצאו את $K_c$.

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

(ללא יחידות כאן, כי מערכי הריכוז מתבטלים למעלה ולמטה).

דוגמה פתורה (טבלת ICE). $1.00\ \text{mol}$ של כל $\text{H}_2$ ו$\text{I}_2$ נכלאים בבקבוק בעל נפח $1.00\ \text{dm}^3$; באיזון נותרה כמות $0.20\ \text{mol}$ של $\text{H}_2$. ערוכו טבלת ICE (התחלה, שינוי, איזון):

$\text{H}_2$ $\text{I}_2$ $2\text{HI}$
התחלה 1.00 1.00 0
שינוי $-0.80$ $-0.80$ $+1.60$
איזון 0.20 0.20 1.60

הגיבה כמות $0.80\ \text{mol}$ של $\text{H}_2$, ולכן נוצרה כמות $2\times0.80 = 1.60\ \text{mol}$ של HI. בבקבוק בעל נפח $1.00\ \text{dm}^3$ הריכוזים שווים למולים, ולכן $K_c = \dfrac{1.60^2}{0.20\times0.20} = 64$.

בתגובות גזים, אנו משתמשים בלחץ חלקי במקום בריכוז. הלחץ החלקי של גז הוא החלק מהלחץ הכולל שהוא ספק. הוא מחושב מהשבר המולי (השבר מכלל המולים שהם הגז ההוא):

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

הקבוע שנכתב עם לחצים חלקיים הוא $K_p$.

דוגמה פתורה. תערובת גזים מכילה $2.0\ \text{mol}$ של $\text{N}_2$ ו$6.0\ \text{mol}$ של $\text{H}_2$ בלחץ כולל של $200\ \text{kPa}$. מצאו את הלחץ החלקי של כל גז.

יש בסך הכל $8.0\ \text{mol}$, ולכן

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

דוגמה פתורה (מספר $K_p$ נתון). עבור $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$, הלחצים החלקיים באיזון הם $p(\text{N}_2)=20$, $p(\text{H}_2)=40$ ו$p(\text{NH}_3)=10\ \text{kPa}$. אז

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

רק טמפרטורה משנה את הערך של $K_c$ או $K_p$. שינוי בריכוז או בלחץ מזיז את מיקום האיזון אך משאיר את הקבוע ללא שינוי; הוספת קטליזט משנה גם הקבוע גם את המיקום — היא רק גורמת לאיזון להגיע מהר יותר.

Explore · ⁨חקור⁩

Le Chatelier and Kc · ⁨לה-שאטלייה ו-Kc⁩

Change temperature, pressure or concentration and watch the equilibrium shift to oppose it — Kc itself only changes with temperature. · ⁨שנה טמפרטורה, לחץ או ריכוז והצפה את הזזת האיזון נגדו — Kc עצמו משתנה רק עם טמפרטורה.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
partial pressure/ˈpɑːʃl ˈpreʃə/ לחץ חלקי
mole fraction/məʊl ˈfrækʃn/ מול פרקטי
Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ תהליך האבר
Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ תהליך הקונטקט
proton/ˈprəʊtɒn/ פרוטון
7.1

The Haber and Contact processes · ⁨תהליכי האבר וקונטאקט⁩

English

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

  • the Haber process 哈伯法 makes ammonia: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ (exothermic). It uses about $450\,°\text{C}$, $200\ \text{atm}$ and an iron catalyst. A low temperature would give more ammonia but too slowly, so a moderate temperature is a compromise.
  • the Contact process 接触法 makes sulfur trioxide: $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$ (exothermic). It uses about $450\,°\text{C}$, near $1$–$2\ \text{atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst.
עברית
מתחם כימי תעשייתי גדול
אמוניה לייצור דשנים מיוצרת על ידי תהליך האבר במפעלים תעשייתיים גדולים כמו זה.

שני תהליכים תעשייתיים אלו נבחרים באיזון בין התפוקה, הקצב והעלות באמצעות עקרון לה-שאטלייה.

  • תהליך האבר מייצר אמוניה: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$ (תגובה אקסותרמית). הוא משתמש בכ-$450\,°\text{C}$, $200\ \text{atm}$ ובקטליזת ברזל. טמפרטורה נמוכה תניב יותר אמוניה אך בתהליך איטי מדי, ולכן טמפרטורה מתונה היא פשרה.
  • תהליך קונטאקט מייצר סולפיטרי: $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$ (תגובה אקסותרמית). הוא משתמש בכ-$450\,°\text{C}$, כמעט ב-$1$–$2\ \text{atm}$ ובקטליזת חומצת ונדיום(V) אוקסיד.
גרף של תפוקת אמוניה כנגד טמפרטורה לשלושה לחצים, התפוקה יורדת עם העלייה בטמפרטורה ועולה עם עליית הלחץ, עם נקודת פעולה מסומנת
איזון האבר נותן יותר אמוניה בטמפרטורה נמוכה ולחץ גבוה; כ-$450\,°$°C וכ-$200$ atm הם הפשרה העבודה
Explore · ⁨חקור⁩

The Haber & Contact processes · ⁨תהליכי הרבר וקונטקט⁩

compromise: yield vs rate · ⁨התפשרות: תפוקה מול קצב⁩

High pressure boosts yield; high temperature speeds it up but lowers yield — a compromise. · ⁨לחץ גבוה מגדיל תפוקה; טמפרטורה גבוהה מאיצה התגובה אך מפחיתה תפוקה — פשרה.⁩

7.2

Acids and bases: the Brønsted–Lowry theory · ⁨חומצות ובסיסים: תיאוריית ברונסטד-לאווריי⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. state the names and formulas of the common acids, limited to hydrochloric acid, $\text{HCl}$, sulfuric acid, $\text{H}_2\text{SO}_4$, nitric acid, $\text{HNO}_3$, ethanoic acid, $\text{CH}_3\text{COOH}$
  2. state the names and formulas of the common alkalis, limited to sodium hydroxide, $\text{NaOH}$, potassium hydroxide, $\text{KOH}$, ammonia, $\text{NH}_3$
  3. describe the Brønsted–Lowry theory of acids and bases
  4. describe strong acids and strong bases as fully dissociated in aqueous solution and weak acids and weak bases as partially dissociated in aqueous solution
  5. appreciate that water has pH of 7, acid solutions pH of below 7 and alkaline solutions pH of above 7
  6. explain qualitatively the differences in behaviour between strong and weak acids including the reaction with a reactive metal and difference in pH values by use of a pH meter, universal indicator or conductivity
  7. understand that neutralisation reactions occur when $\text{H}^+(\text{aq})$ and $\text{OH}^-(\text{aq})$ form $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$
  8. understand that salts are formed in neutralisation reactions
  9. sketch the pH titration curves of titrations using combinations of strong and weak acids with strong and weak alkalis
  10. select suitable indicators for acid-alkali titrations, given appropriate data ($\text{p}K_a$ values will not be used)
עברית
  1. ציין שמות ונוסחאות של חומצות נפוצות, מוגבל ל-חומצה הידרוקלורית, $\text{HCl}$, חומצה גופריתית, $\text{H}_2\text{SO}_4$, חומצה ניטרית, $\text{HNO}_3$, חומצה אתנואית, $\text{CH}_3\text{COOH}$
  2. ציין שמות ונוסחאות של בסיסים נפוצים, מוגבל ל-הידרוקسيد נתרן, $\text{NaOH}$, הידרוקسيد אשלגן, $\text{KOH}$, אמוניה, $\text{NH}_3$
  3. תאר את תורת ברונסטד-לאורי לחומצות ובסיסים
  4. תאר חומצות חזקות ובסיסים חזקים כמתפרקים לחלוטין בתמיסה מימית, וחומצות חלשות ובסיסים חלשים כמתפרקים חלקית בתמיסה מימית
  5. הבן שמימית יש pH של 7, תמיסות חומציות pH מתחת ל-7 ותמיסות בסיסיות pH מעל ל-7
  6. הסבר באופן איכותי את ההבדלים בהתנהגות בין חומצות חזקות וחלשות, כולל התגובה עם מתכת פעילה והבדלים בערכי pH, באמצעות מד pH, אינדיקטור אוניברסלי או מוליכות
  7. הבנה כי תגובות ניטרול מתרחשות כאשר $\text{H}^+(\text{aq})$ ו$\text{OH}^-(\text{aq})$ יוצרים $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$
  8. הבנה שמלחים נוצרים בתגובות ניטרול
  9. ציור גרף של עקומות טיטרציה לפי pH עבור טיטרציות המשתמשות בשילובים של חומצות חזקות וחלשות עם בסיסים חזקים וחלשים
  10. בחירת אינדיקטורים מתאימים לטיטרציות חומצה-בסיס, בהינתן נתונים רלוונטיים (ערכי $\text{p}K_a$ לא ייستخدمו)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

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

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

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

עברית

פרוטון הוא פשוט יון $\text{H}^+$. תיאוריית ברונסטד-לאווריי מגדירה חומצות ובסיסים לפי מה שהן עושים עם פרוטונים:

  • חומצה היא תורם פרוטונים (היא נותנת $\text{H}^+$).
  • בסיס הוא קבלן פרוטונים (הוא לוקח $\text{H}^+$). בסיס שנמס במים נקרא אלקלי.
חומצת הידרוכלורית תורמת פרוטון למולקולת מים, ויוצרת יון הידרוקסוניום ויון כלוריד, עם שני זוגות הקונג'וגליים מסומנים
ברונסטד-לאווריי: החומצה תורמת פרוטון ($\text{H}^+$) לבסיס, ויוצרת שני זוגות חומצה-בסיס מושתקים

חומצות נפוצות שיש לדעת: חומצת הידרוכלורית ($\text{HCl}$), חומצת גופריתית ($\text{H}_2\text{SO}_4$), חומצת חנקית ($\text{HNO}_3$) וחומצת אתנואית ($\text{CH}_3\text{COOH}$). בסיסים נפוצים: נתרן הידרוקסיד ($\text{NaOH}$), אשלגן הידרוקסיד ($\text{KOH}$) ואמוניה ($\text{NH}_3$).

Explore · ⁨חקור⁩

The pH scale · ⁨סולם ה-pH⁩

Slide the pH or tap a substance — each step down in pH means ten times more H⁺ ions; acids are below 7, alkalis above. · ⁨החלק את ה-pH או בחר חומר — כל ירידה של צעד בסולם ה-pH מתאימה לעשר פעמים יותר יוני H⁺; חומציות היא מתחת ל-7, בסיסיות מעל.⁩

Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
7.2

Strong and weak acids and bases · ⁨חומצות ובסיסים חזקים וחלשים⁩

English

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

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

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

You can tell strong and weak acids apart by:

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

דבר זה עוסק ביעילות בה which חומצה או בסיס מתפרקים במים — ולא בעובשה (הריכוז שלה).

  • חומצה חזקה או בסיס חזק הם מנושרים לחלוטין במים (כמעט כל מולקולה מתפרקת ליונים).
  • חומצה חלשה או בסיס חלש הם רק חלקית מנושרים (רוב המולקורות נשארות שלמות).
שני כוסות מדידה באותה ריכוז: החומצה החזקה מלאה ביונים בודדים, החומצה החלשה מלאה במולקולות שלמות עם רק מעט יונים
אותו ריכוז, יוניזציה שונה: חומצה חזקה מנושרת לחלוטין ליונים; חומצה חלשה נשארת בעיקר כמולקורות שלמות

מדד ה-pH מודד את חומציותה של תמיסה: מים טהורים הם pH 7, חומצות נמצאות מתחת ל-7, ובסיסים נמצאים מעל 7. חומצה חזקה בעלת pH נמוך יותר מאשר חומצה חלשה באותו ריכוז.

ניתן להבדיל בין חומצות חזקות לחלשות על ידי:

  • תגובה עם מתכת פעילה: חומצה חזקה זועזעת מהר יותר.
  • pH: נמדד באמצעות מד pH או אינדיקטור אוניברסלי.
  • מוליכות חשמלית: חומצה חזכה מוליכה טוב יותר, כי יש לה יותר יונים.
Explore · ⁨חקור⁩

Strong vs weak acids · ⁨חומצה חזקה לעומת חומצה חלשה⁩

A strong acid fully ionises (low pH); a weak acid only partly ionises, so at the same concentration its pH is higher. Slide to compare. · ⁨חומצה חזקה מתיוןנת במלואה (pH נמוך); חומצה חלשה מתיוןנת רק חלקית, ולכן באותו ריכוז ה-pH שלה גבוה יותר. החלק כדי להשוות.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
acid/ˈæsɪd/ חומצה
proton donor/ˈprəʊtɒn ˈdəʊnə/ תורם פרוטון
base/beɪs/ בסיס
proton acceptor/ˈprəʊtɒn əkˈseptə/ מקבל פרוטון
strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/ חומצה חזקה
strong base/strɒŋ beɪs/ בסיס חזק
dissociated/dɪˈsəʊsɪeɪtɪd/ מתפרק
weak acid/wiːk ˈæsɪd/ חומצה חלשה
weak base/wiːk beɪs/ בסיס חלש
universal indicator/ˌjuːnɪˈvɜːsl ˈɪndɪkeɪtə/ אינדיקטור אוניברסלי
Neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ ניטרול
salt/sɒlt/ מלח
7.2

Neutralisation, salts and titration curves · ⁨ניטרול, מלחים ועקומי טיטרציה⁩

English

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

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

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

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

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

עברית

ניטרול מתרחש כאשר יוני מימן מחומצה מגיבים עם יוני הידרוקסיד מבסיס:

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

נוצר גם מלח, מהחלק הנותר של החומצה והבסיס.

ב-טיטרציה מוסיפים תמיסה אחת לתוך אחרת ומעקבים אחרי ה-pH. עקומת הטיטרציה כוללת קפיצה תלולה, כמעט אנכית, סמוך לנקודת הסיום. הצורה המדויקת תלויה בזה אם כל אחד מהמתגיבים הוא חזק או חלש.

כדי לבחור אינדיקטור, בחר באחד ששינוי הצבע שלו נופל בתוך הקפיצה התלולה זו. עבור חומצה חזקה עם בסיס חזק, רוב האינדיקטורים עובדים; עבור חומצה חלשה עם בסיס חזק, תצטרך אינדיקטור שמשתנה בטווח ה-pG הגבוה יותר.

שני עקומי טיטרציה של pH לעומת הבסיס המוסף, כל אחד עם קפיצה תלולה בסוף הנקודה; העקום של החומצה החלשה מקפיץ בטווח pH גבוה יותר, עם סרט אינדיקטור מצופה
עקומות הטיטרציה כוללות כולן קפיצת pH תלולה בסיום. הקפיצה של החומצה החלשה נמצאת בגובה גבוה יותר, ולכן האינדיקטור צריך לשנות צבע בטווח זה
Explore · ⁨חקור⁩

A titration curve · ⁨עקומת טיטרציה⁩

Add alkali to acid and watch the pH climb. The steep jump is the equivalence point, where the acid is just neutralised. · ⁨הוסף בסיס לחומצה ותצפה את ה-pH לעלות. הקפיצה התלולה היא נקודת השוויון, שבה החומצה ניטרלה בדיוק.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
titration/taɪˈtreɪʃn/ טיטרציה
titration curve/taɪˈtreɪʃn kɜːv/ עקומת טיטרציה
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ אינדיקטור
7.2

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Define dynamic equilibrium with all three points: forward and reverse rates equal, concentrations constant, closed system.
  • Answer Le Chatelier questions by stating the change, the direction of shift, and the reason; a catalyst does not shift the position (it speeds both rates).
  • Write $K_c$ as products over reactants, each raised to its balancing number; include state symbols to decide what appears.
  • Justify Haber/Contact conditions as a compromise between yield, rate and cost — do not just quote them.
  • Brønsted: acid = proton donor, base = proton acceptor; conjugate pairs differ by one $\text{H}^+$.
עברית
  • הגדר איזון דינמי עם כל שלוש הנקודות: קצבי ההתקף וההפוך שווים, ריכוזים קבועים, מערכת סגורה.
  • ענה על שאלות לה-シャטלייה על ידי פירוש השינוי, כיוון ההזזה והסיבה; מזרז אינו מזיז את המיקום (הוא מאיץ את שני הקצבים).
  • כתוב $K_c$ כתוצרים מחולקים במגיבים, כל אחד מוגבה למעלה מספר האיזון שלו; כלול סימני מצב כדי לקבוע מה מופיע.
  • הצדק את תנאי האבר/קונטקט כ-התאמה בין תפוקה, קצב ועלות — אל תסתפק בפשוט לצטט אותם.
  • ברונסטד: חומצה = נותן פרוטון, בסיס = מקבל פרוטון; זוגות לוואי נבדלים ב$\text{H}^+$ אחד.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP