Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Kinetics · ⁨Động học hóa học⁩

AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩ · Topic 5 · ⁨Chủ đề 5⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
8:00

Động học hóa học

Nhìn vào ống xả của ô tô. Mái tổ ong gốm sứ này là bộ chuyển đổi xúc tác. Các khí lao qua rất độc hại. Để mặc chúng sẽ mất nhiều năm…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

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.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP