Omni calculator
Last updated:

Kalkulator stałej równowagi

Spis treści

Kiedy używana jest stała równowagi?Równanie stałej równowagiOblicz wartość stałej równowagi dla reakcji: praktyczny przykładJak obliczyć stałą równowagi?FAQs

Omni kalkulator stałej równowagi pomoże ci zrozumieć odwracalne reakcje chemiczne, czyli rodzaj procesu, w którym reakcje zachodzą jednocześnie w obu kierunkach.

Po pewnym czasie ustala się stan równowagi, co oznacza, że szybkość przemiany reagentów w produkty jest taka sama jak szybkość przemiany produktów w reagenty. W tym momencie reakcję uznaje się za stabilną. Aby określić stan równowagi, iloraz reakcji powinien pozostać stały. Dzięki naszemu narzędziu możesz obliczyć wartość stałej równowagi dla danej reakcji, jednocześnie ucząc się, jak z łatwością obliczyć tę stałą!

Poniżej znajdziesz równania reakcji odwracalnej i stałej równowagi:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

K = ([C]c ⋅ [D]d)/([B]b ⋅ [A]a)

gdzie [A] i [B] to stężenia molowe reagentów, a [C] i [D] to stężenia molowe produktów. Aby lepiej zrozumieć te pojęcia, spójrz na kalkulator molarności

Obliczanie wartości stałej równowagi dla reakcji jest pomocne przy określaniu ilości każdej substancji powstałej w stanie równowagi jako stosunku każdej z nich. Stała nie zależy od początkowych stężeń reagentów i produktów, ponieważ ten sam stosunek zawsze zostanie osiągnięty po pewnym czasie. Na stałą mogą jednak wpływać:

  • temperatura,
  • użyty rozpuszczalnik,
  • siła jonowa roztworu.

Jeśli reakcja jest nadal w toku, z oscylacjami między reagentami i produktami, musisz użyć kalkulatora ilorazu reakcji 🇺🇸. Jednak nawet jeśli ma on zastosowanie w nieco innym kontekście, jest zdefiniowany w taki sam sposób jak stała równowagi!

Kiedy używana jest stała równowagi?

Stałe równowagi są przydatne, jeśli chcesz zrozumieć procesy biochemiczne, takie jak transport tlenu przez hemoglobinę lub homeostaza kwasowo-zasadowa u ludzi. Zmiany w homeostazie kwasowo-zasadowej są głównie odzwierciedlone w zmianach pH krwi tętniczej i żylnej. Lekarze sprawdzą również stałą równowagi transferyny we krwi, ponieważ wysycenie transferyny jest objawem niedokrwistości z niedoboru żelaza.

Równanie stałej pomaga również wyjaśnić, co będzie faworyzowane przez równowagę — reagenty lub produkty. Może to dostarczyć ważnych informacji na temat charakteru reakcji oraz jej mechanizmu. Więcej informacji na ten temat znajdziesz poniżej.

Równanie stałej równowagi

Stała równowagi reakcji odnosi się do wszystkich substancji uczestniczących w reakcji. Jednak w naszym kalkulatorze zakładamy, że istnieją maksymalnie dwa główne reagenty i dwa główne produkty. Dla hipotetycznej reakcji:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

równanie stałej równowagi ma następujący wzór:

K = ([C]c ⋅ [D]d)/([B]b ⋅ [A]a)

Stała K odzwierciedla dwa pomiary wielkości:

  • Kc - reprezentuje stężenie, molarność, wyrażoną jako mol na litr (M=mol/l)
  • Kp - funkcja ciśnienia parcjalnego (cząstkowego) zarówno reagentów, jak i produktów, zwykle wyrażana w atmosferach (atm), przydatna do obliczeń w fazie gazowej

Jeśli K > 1 - równowaga jest przesunięta w kierunku produktów.

Jeśli K < 1 - równowaga jest przesunięta w kierunku reagentów.

Jeśli K = 1 - mieszanina w stanie równowagi zawiera podobne ilości zarówno produktów, jak i reagentów.

Jeśli nie masz pewności, jak przeliczyć mole na inne jednostki i na odwrót, zajrzyj do naszego kalkulatora moli.

Oblicz wartość stałej równowagi dla reakcji: praktyczny przykład

Aby pokazać ci, jak to równanie działa w praktyce, stworzyliśmy poniższy przykład.

Masz mieszaninę gazowego dwutlenku siarki i tlenu, z których możesz utworzyć trójtlenek siarki. Jest to jeden z etapów syntezy kwasu siarkowego:

2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

Dlatego równanie stałej równowagi dla tej reakcji wynosi:

K = [SO₃]²/([SO₂]² ⋅ [O₂])

Mieszaninę reakcyjną pozostawia się na chwilę, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Reagenty i produkty mają następujące stężenia:

  • SO₂: 0,03 mol/l
  • O₂: 0,035 mol/l
  • SO₃: 0,5 mol/l

Gdy wstawisz te liczby do równania, okaże się, że K wynosi:

K = 0,05²/(0,03² ⋅ 0,035)

K = 7,937 ⋅ 10³

Ponieważ K > 1, równowaga jest przesunięta w kierunku produktów.

W naszym przykładzie podano stężenia reagentów i produktów w stanie równowagi. Następnie wykorzystaliśmy te informacje do obliczenia stałej równowagi. Ale co, jeśli znasz stałą równowagi, a niewiadomą było początkowe stężenie lub współczynnik składnika? Nie martw się! Nasz kalkulator działa także odwrotnie, więc rozwiązuje oba rodzaje problemów. Po prostu wprowadź wszystkie posiadane dane, a wyniki zostaną obliczone w mgnieniu oka.

Jak obliczyć stałą równowagi?

Ten akapit skupia się głównie na tym, jak stała równowagi jest określana analitycznie. Aby obliczyć wartość stałej równowagi dla danej reakcji, musisz zmierzyć (być może za pomocą naszego kalkulatora miareczkowania 🇺🇸) stężenia reagentów i/lub produktów. Istnieją zarówno eksperymentalne, jak i obliczeniowe metody obliczania stałej. Wśród metod eksperymentalnych możesz znaleźć:

  • potencjometrię,
  • spektrofotometrię,
  • przesunięcie chemiczne z widm NMR,
  • kalorymetrię.

Ogólnie metody obliczeniowe obejmują cztery główne etapy:

  • przygotowanie modelu molekularnego,
  • obliczenia specjacji chemicznej,
  • udokładnianie modelu,
  • wybór optymalnego modelu.

Chociaż wiesz już, jak obliczyć stałą równowagi, zaoszczędź trochę czasu i skorzystaj z naszego kalkulatora!

FAQs

Czym jest stała równowagi?

Stała równowagi, K, określa stosunek produktów i reagentów reakcji w stanie równowagi.

Na przykład, mając reakcję a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D], powinieneś/aś pozwolić reakcji osiągnąć stan równowagi, a następnie obliczyć stosunek stężeń produktów do stężeń reagentów:

K = ([C]c ⋅ [D]d)/([B]b ⋅ [A]a)

Jak mogę zapisać wyrażenie stałej równowagi?

Aby zapisać wyrażenie stałej równowagi, wykonaj następujące kroki:

  1. Oblicz iloczyn stężeń równowagowych produktów (podniesionych do ich współczynników stechiometrycznych w równaniu chemicznym w stanie równowagi).

  2. Oblicz iloczyn stężeń równowagowych reagentów (podniesionych do ich współczynników stechiometrycznych w stanie równowagi chemicznej).

  3. Znajdź stosunek stężeń produktów do reagentów.

Na przykład stała równowagi dla reakcji Cl₂ + 2NO₂ ⇌ 2NO₂Cl wyniesie [NO₂Cl]²/([Cl₂] ⋅ [NO₂]²).

Jak mogę znaleźć stałą równowagi?

Załóżmy, że masz reakcję syntezy amoniaku: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, gdzie stężenia równowagowe wynoszą: N₂ = 0,04 mol/l, H₂ = 0,125 mol/l i NH₃ = 0,003 mol/l.

Aby znaleźć stałą równowagi:

  1. Zapisz równanie stałej równowagi:

    K = ([NH₃]2)/([H₂]3 ⋅ [N₂]1).

  2. Wprowadź stężenia:

    K = ([0,003 mol/l]2)/([0,125 mol/l]3 ⋅ [0,04 mol/l]1) = 0,1152 = 1,152 ⋅ 10-1.

Co wpływa na stałą równowagi?

Wpływ na stałą równowagi mają: stężenie, temperatura, ciśnienie oraz stechiometria równania chemicznego. W przeciwieństwie do tego, stała równowagi nie zależy obecności katalizatora.

Jakie będzie stężenie reagenta, jeśli stała równowagi wynosi 0,03?

1,33 mol/l, zakładając, że masz reakcję typu [A] + [B] ⇌ [C] + [D], gdzie stężenie A wynosi 0,5 mol/l, stężenie C 0,2 mol/l, a stężenie D 0,1 mol/l. Aby obliczyć stężenie reagenta:

  1. Zapisz równanie stałej równowagi:

    K = ([C] ⋅ [D])/([B] ⋅ [A]).

  2. Rozwiąż ze względu na [B]:

    [B] = ([C] ⋅ [D])/(K ⋅ [A]).

  3. Wprowadź dane:

    [B] = (0,2 ⋅ 0,1)/(0,03 ⋅ 0,5) = 1,33 mol/l.

Wstaw współczynniki stechiometryczne i stężenia dla reakcji typu: a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

Reagenty

Produkty

Check out 9 similar chemical reactions calculators 💥
Activation energyActual yieldArrhenius equation...6 more