🛠️

Whiz Tools

Build • Create • Innovate

محاسبه ثابت تعادل برای واکنش‌های شیمیایی

با وارد کردن غلظت‌های واکنش‌دهنده و محصول، ثابت تعادل (K) را برای هر واکنش شیمیایی محاسبه کنید. مناسب برای دانش‌آموزان، معلمان و پژوهشگران شیمی.

محاسبه ثابت تعادل

واکنش‌دهنده‌ها

واکنش‌دهنده 1

محصولات

محصول 1

فرمول

[P1]
[R1]

نتیجه

ثابت تعادل (K)

1.0000

کپی

تصویرسازی واکنش

R1(1 mol/L)
⇌
P1(1 mol/L)

ثابت تعادل (K): K = 1.0000

📚

مستندات

محاسبه ثابت تعادل: تعیین تعادل واکنش شیمیایی

مقدمه‌ای بر ثابت‌های تعادل

ثابت تعادل (K) یک مفهوم بنیادی در شیمی است که تعادل بین واکنش‌دهنده‌ها و محصولات را در یک واکنش شیمیایی قابل برگشت در حالت تعادل کمی می‌کند. این محاسبه‌گر ثابت تعادل یک راه ساده و دقیق برای تعیین ثابت تعادل برای هر واکنش شیمیایی زمانی که شما غلظت‌های واکنش‌دهنده‌ها و محصولات را در حالت تعادل می‌دانید، فراهم می‌کند. چه شما یک دانش‌آموز باشید که در حال یادگیری درباره تعادل شیمیایی هستید، یک معلم که اصول تعادل را نشان می‌دهد، یا یک محقق که در حال تحلیل دینامیک واکنش‌ها است، این محاسبه‌گر یک راه‌حل ساده برای محاسبه ثابت‌های تعادل بدون محاسبات پیچیده دستی ارائه می‌دهد.

تعادل شیمیایی نمایانگر حالتی است که در آن نرخ واکنش‌های رو به جلو و معکوس برابر هستند و در نتیجه هیچ تغییر خالصی در غلظت‌های واکنش‌دهنده‌ها و محصولات در طول زمان وجود ندارد. ثابت تعادل یک اندازه‌گیری کمی از موقعیت این تعادل را فراهم می‌کند - یک مقدار K بزرگ نشان می‌دهد که واکنش به نفع محصولات است، در حالی که یک مقدار K کوچک نشان می‌دهد که واکنش‌دهنده‌ها در حالت تعادل ترجیح داده می‌شوند.

محاسبه‌گر ما واکنش‌هایی با چندین واکنش‌دهنده و محصول را مدیریت می‌کند و به شما اجازه می‌دهد تا مقادیر غلظت و ضرایب استوکیومتری را وارد کنید تا به سرعت مقادیر دقیق ثابت تعادل را به دست آورید. نتایج به صورت واضح و قابل فهم ارائه می‌شوند و محاسبات پیچیده تعادل را برای همه قابل دسترسی می‌سازند.

درک فرمول ثابت تعادل

ثابت تعادل (K) برای یک واکنش شیمیایی عمومی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

K=[محصولات]ضریب‌ها[واکنش‌دهنده‌ها]ضریب‌هاK = \frac{[محصولات]^{ضریب‌ها}}{[واکنش‌دهنده‌ها]^{ضریب‌ها}}

برای یک واکنش شیمیایی که به صورت زیر نمایش داده می‌شود:

aA+bB⇌cC+dDaA + bB \rightleftharpoons cC + dD

که در آن:

  • A و B واکنش‌دهنده‌ها هستند
  • C و D محصولات هستند
  • a، b، c و d ضرایب استوکیومتری هستند

ثابت تعادل به صورت زیر محاسبه می‌شود:

K=[C]c×[D]d[A]a×[B]bK = \frac{[C]^c \times [D]^d}{[A]^a \times [B]^b}

که در آن:

  • [A]، [B]، [C] و [D] نمایانگر غلظت‌های مولی (به mol/L) هر گونه در حالت تعادل هستند
  • توان‌های a، b، c و d ضرایب استوکیومتری از معادله شیمیایی متعادل شده هستند

ملاحظات مهم:

  1. واحدها: ثابت تعادل معمولاً بدون واحد است زمانی که همه غلظت‌ها به صورت mol/L (برای Kc) یا زمانی که فشارهای جزئی به صورت اتمسفر (برای Kp) بیان می‌شوند.

  2. مواد جامد و مایع خالص: مواد جامد و مایع خالص در بیان ثابت تعادل گنجانده نمی‌شوند زیرا غلظت‌های آن‌ها ثابت باقی می‌ماند.

  3. وابستگی به دما: ثابت تعادل با دما تغییر می‌کند که این موضوع با معادله وان‌هوف توصیف می‌شود. محاسبه‌گر ما K را در دمای خاصی ارائه می‌دهد.

  4. محدوده غلظت: محاسبه‌گر ما قادر به مدیریت یک دامنه وسیع از مقادیر غلظت، از بسیار کوچک (10^-6 mol/L) تا بسیار بزرگ (10^6 mol/L) است و نتایج را در صورت لزوم به صورت نمایی نمایش می‌دهد.

نحوه محاسبه ثابت تعادل

محاسبه یک ثابت تعادل مراحل ریاضی زیر را دنبال می‌کند:

  1. شناسایی واکنش‌دهنده‌ها و محصولات: تعیین کنید که کدام گونه‌ها واکنش‌دهنده و کدام گونه‌ها محصول در معادله شیمیایی متعادل شده هستند.

  2. تعیین ضرایب: ضرایب استوکیومتری هر گونه را از معادله متعادل شده شناسایی کنید.

  3. بالا بردن غلظت‌ها به توان‌ها: هر غلظت را به توان ضریب آن بالا ببرید.

  4. ضرب غلظت‌های محصولات: تمام عبارات غلظت محصولات (به توان‌های مربوطه بالا رفته) را ضرب کنید.

  5. ضرب غلظت‌های واکنش‌دهنده‌ها: تمام عبارات غلظت واکنش‌دهنده‌ها (به توان‌های مربوطه بالا رفته) را ضرب کنید.

  6. تقسیم محصولات بر واکنش‌دهنده‌ها: حاصل‌ضرب غلظت‌های محصولات را بر حاصل‌ضرب غلظت‌های واکنش‌دهنده‌ها تقسیم کنید.

به عنوان مثال، برای واکنش N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃:

K=[NH3]2[N2]×[H2]3K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \times [H_2]^3}

اگر [NH₃] = 0.25 mol/L، [N₂] = 0.11 mol/L و [H₂] = 0.03 mol/L:

K=(0.25)2(0.11)×(0.03)3=0.06250.11×0.000027=0.06250.00000297≈21,043K = \frac{(0.25)^2}{(0.11) \times (0.03)^3} = \frac{0.0625}{0.11 \times 0.000027} = \frac{0.0625}{0.00000297} \approx 21,043

این مقدار K بزرگ نشان می‌دهد که واکنش به شدت به نفع تشکیل آمونیاک در حالت تعادل است.

راهنمای گام به گام برای استفاده از محاسبه‌گر ثابت تعادل

محاسبه‌گر ما روند تعیین ثابت‌های تعادل را ساده می‌کند. برای استفاده مؤثر از آن، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. وارد کردن تعداد واکنش‌دهنده‌ها و محصولات

ابتدا تعداد واکنش‌دهنده‌ها و محصولات در واکنش شیمیایی خود را با استفاده از منوهای کشویی انتخاب کنید. محاسبه‌گر ما از واکنش‌هایی با حداکثر 5 واکنش‌دهنده و 5 محصول پشتیبانی می‌کند و بیشتر واکنش‌های شیمیایی رایج را پوشش می‌دهد.

2. وارد کردن مقادیر غلظت

برای هر واکنش‌دهنده و محصول، وارد کنید:

  • غلظت: غلظت مولی در حالت تعادل (به mol/L)
  • ضریب: ضریب استوکیومتری از معادله شیمیایی متعادل

اطمینان حاصل کنید که همه مقادیر غلظت اعداد مثبت هستند. اگر مقادیر منفی یا صفر وارد کنید، محاسبه‌گر پیام خطا نمایش خواهد داد.

3. مشاهده نتیجه

ثابت تعادل (K) به طور خودکار به محض وارد کردن مقادیر محاسبه می‌شود. نتیجه به وضوح در بخش "نتیجه" نمایش داده می‌شود.

برای مقادیر K بسیار بزرگ یا بسیار کوچک، محاسبه‌گر نتیجه را به صورت نمایی برای وضوح بیشتر نمایش می‌دهد (به عنوان مثال، 1.234 × 10^5 به جای 123400).

4. کپی کردن نتیجه (اختیاری)

اگر نیاز دارید که مقدار K محاسبه شده را در جای دیگری استفاده کنید، روی دکمه "کپی" کلیک کنید تا نتیجه به کلیپ بورد شما کپی شود.

5. تنظیم مقادیر در صورت نیاز

شما می‌توانید هر مقدار ورودی را تغییر دهید تا به سرعت ثابت تعادل را دوباره محاسبه کنید. این ویژگی برای:

  • مقایسه مقادیر K برای واکنش‌های مختلف
  • تحلیل اینکه چگونه تغییرات در غلظت بر موقعیت تعادل تأثیر می‌گذارد
  • بررسی تأثیر ضرایب استوکیومتری بر مقادیر K مفید است

مثال‌های عملی

مثال 1: واکنش ساده

برای واکنش: H₂ + I₂ ⇌ 2HI

با توجه به:

  • [H₂] = 0.2 mol/L
  • [I₂] = 0.1 mol/L
  • [HI] = 0.4 mol/L

محاسبه: K=[HI]2[H2]×[I2]=(0.4)20.2×0.1=0.160.02=8.0K = \frac{[HI]^2}{[H_2] \times [I_2]} = \frac{(0.4)^2}{0.2 \times 0.1} = \frac{0.16}{0.02} = 8.0

مثال 2: چندین واکنش‌دهنده و محصول

برای واکنش: 2NO₂ ⇌ N₂O₄

با توجه به:

  • [NO₂] = 0.04 mol/L
  • [N₂O₄] = 0.16 mol/L

محاسبه: K=[N2O4][NO2]2=0.16(0.04)2=0.160.0016=100K = \frac{[N_2O_4]}{[NO_2]^2} = \frac{0.16}{(0.04)^2} = \frac{0.16}{0.0016} = 100

مثال 3: واکنش با ضرایب مختلف

برای واکنش: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

با توجه به:

  • [N₂] = 0.1 mol/L
  • [H₂] = 0.2 mol/L
  • [NH₃] = 0.3 mol/L

محاسبه: K=[NH3]2[N2]×[H2]3=(0.3)20.1×(0.2)3=0.090.1×0.008=0.090.0008=112.5K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \times [H_2]^3} = \frac{(0.3)^2}{0.1 \times (0.2)^3} = \frac{0.09}{0.1 \times 0.008} = \frac{0.09}{0.0008} = 112.5

کاربردها و موارد استفاده

ثابت تعادل ابزاری قدرتمند در شیمی با کاربردهای متعدد است:

1. پیش‌بینی جهت واکنش

با مقایسه نسبت واکنش (Q) با ثابت تعادل (K)، شیمیدان‌ها می‌توانند پیش‌بینی کنند که آیا یک واکنش به سمت محصولات یا واکنش‌دهنده‌ها پیش می‌رود:

  • اگر Q < K: واکنش به سمت محصولات پیش خواهد رفت
  • اگر Q > K: واکنش به سمت واکنش‌دهنده‌ها پیش خواهد رفت
  • اگر Q = K: واکنش در حالت تعادل است

2. بهینه‌سازی شرایط واکنش

در فرآیندهای صنعتی مانند فرآیند هابر برای تولید آمونیاک، درک ثابت‌های تعادل به بهینه‌سازی شرایط واکنش برای حداکثر کردن بازده کمک می‌کند.

3. تحقیق دارویی

طراحان دارو از ثابت‌های تعادل برای درک نحوه اتصال داروها به گیرنده‌ها و بهینه‌سازی فرمولاسیون‌های دارویی استفاده می‌کنند.

4. شیمی محیطی

ثابت‌های تعادل به پیش‌بینی رفتار آلاینده‌ها در سیستم‌های طبیعی کمک می‌کنند، از جمله توزیع آن‌ها بین فازهای آب، هوا و خاک.

5. سیستم‌های بیوشیمیایی

در بیوشیمی، ثابت‌های تعادل تعاملات آنزیم-سابسترا و دینامیک مسیرهای متابولیک را توصیف می‌کنند.

6. شیمی تحلیلی

ثابت‌های تعادل برای درک تیتراسیون‌های اسید-باز، حلالیت و تشکیل کمپلکس‌ها ضروری هستند.

جایگزین‌های ثابت تعادل

در حالی که ثابت تعادل به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود، چندین مفهوم مرتبط راه‌های جایگزینی برای تحلیل تعادل شیمیایی ارائه می‌دهند:

1. انرژی آزاد گیبس (ΔG)

رابطه بین K و ΔG به صورت زیر است: ΔG=−RTln⁡K\Delta G = -RT\ln K

که در آن:

  • ΔG تغییر انرژی آزاد گیبس است
  • R ثابت گاز است
  • T دما به کلوین است
  • ln K لگاریتم طبیعی ثابت تعادل است

2. نسبت واکنش (Q)

نسبت واکنش همان فرم K را دارد اما از غلظت‌های غیرتعادلی استفاده می‌کند. این کمک می‌کند تا تعیین شود که کدام سمت واکنش به سمت تعادل پیش خواهد رفت.

3. عبارات ثابت تعادل برای انواع مختلف واکنش‌ها

  • Kc: بر اساس غلظت‌های مولی (که محاسبه‌گر ما محاسبه می‌کند)
  • Kp: بر اساس فشارهای جزئی (برای واکنش‌های فازی)
  • Ka، Kb: ثابت‌های تفکیک اسید و باز
  • Ksp: ثابت محصول حلالیت برای انحلال نمک‌ها
  • Kf: ثابت تشکیل برای یون‌های کمپلکس

توسعه تاریخی ثابت تعادل

مفهوم تعادل شیمیایی و ثابت تعادل در دو قرن گذشته به طور قابل توجهی تکامل یافته است:

توسعه‌های اولیه (قرن ۱۹)

پایه‌های تعادل شیمیایی توسط کلاود لوئی برتوله در حدود ۱۸۰۳ گذاشته شد زمانی که او مشاهده کرد که واکنش‌های شیمیایی می‌توانند قابل برگشت باشند. او متوجه شد که جهت واکنش‌های شیمیایی نه تنها به واکنش‌پذیری مواد بستگی دارد بلکه به مقادیر آن‌ها نیز وابسته است.

قانون عمل جرم (۱۸۶۴)

دانشمندان نروژی کاتو ماکسیمیلیان گلدبرگ و پیتر واژه در سال ۱۸۶۴ قانون عمل جرم را فرموله کردند که تعادل شیمیایی را به صورت ریاضی توصیف می‌کند. آن‌ها پیشنهاد کردند که نرخ یک واکنش شیمیایی متناسب با حاصل‌ضرب غلظت‌های واکنش‌دهنده‌ها، هر کدام به توان ضرایب استوکیومتری خود، است.

بنیاد ترمودینامیکی (اواخر قرن ۱۹)

جی. ویلارد گیبس و یاکوبوس هنریکوس وان‌هوف بنیاد ترمودینامیکی تعادل شیمیایی را در اواخر قرن نوزدهم توسعه دادند. کار وان‌هوف در مورد وابستگی دما به ثابت‌های تعادل (معادله وان‌هوف) به ویژه قابل توجه بود.

درک مدرن (قرن ۲۰)

قرن بیستم شاهد ادغام ثابت‌های تعادل با مکانیک آماری و مکانیک کوانتومی بود که درک عمیق‌تری از این که چرا تعادل‌های شیمیایی وجود دارند و چگونه با خواص مولکولی مرتبط هستند، فراهم کرد.

رویکردهای محاسباتی (روزهای حاضر)

امروزه شیمی محاسباتی اجازه پیش‌بینی ثابت‌های تعادل از اصول اولیه را می‌دهد و از محاسبات مکانیک کوانتومی برای تعیین انرژی‌های واکنش‌ها استفاده می‌کند.

سوالات متداول

ثابت تعادل چیست؟

ثابت تعادل (K) یک مقدار عددی است که رابطه بین محصولات و واکنش‌دهنده‌ها را در حالت تعادل شیمیایی بیان می‌کند. این نشان می‌دهد که تا چه حد یک واکنش شیمیایی به سمت تکمیل پیش می‌رود. یک مقدار K بزرگ (K > 1) نشان می‌دهد که محصولات در حالت تعادل ترجیح داده می‌شوند، در حالی که یک مقدار K کوچک (K < 1) نشان می‌دهد که واکنش‌دهنده‌ها ترجیح داده می‌شوند.

چگونه دما بر ثابت تعادل تأثیر می‌گذارد؟

دما به طور قابل توجهی بر ثابت تعادل بر اساس اصل لوشاتلیه تأثیر می‌گذارد. برای واکنش‌های گرمازا (که حرارت آزاد می‌کنند)، K با افزایش دما کاهش می‌یابد. برای واکنش‌های اندوترمیک (که حرارت جذب می‌کنند)، K با افزایش دما افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کمی با معادله وان‌هوف توصیف می‌شود.

آیا ثابت‌های تعادل واحد دارند؟

از نظر ترمودینامیکی، ثابت‌های تعادل بدون بعد هستند. با این حال، هنگام کار با غلظت‌ها، ثابت تعادل ممکن است به نظر برسد که واحد دارد. این واحدها زمانی که همه غلظت‌ها به واحدهای استاندارد (معمولاً mol/L برای Kc) و زمانی که واکنش متعادل است، لغو می‌شوند.

چرا مواد جامد و مایع خالص از عبارات ثابت تعادل مستثنی می‌شوند؟

مواد جامد و مایع خالص از عبارات ثابت تعادل مستثنی می‌شوند زیرا غلظت‌های آن‌ها (به طور دقیق‌تر، فعالیت‌های آن‌ها) مستقل از مقدار موجود ثابت باقی می‌ماند. این به این دلیل است که غلظت یک ماده خالص توسط چگالی و جرم مولی آن تعیین می‌شود که خواص ثابتی هستند.

تفاوت Kc و Kp چیست؟

Kc ثابت تعادل است که به صورت غلظت‌های مولی (mol/L) بیان می‌شود، در حالی که Kp به صورت فشارهای جزئی (معمولاً به اتمسفر یا بار) بیان می‌شود. برای واکنش‌های فازی، آن‌ها با معادله زیر مرتبط هستند: Kp = Kc(RT)^Δn، که در آن Δn تغییر در تعداد مول‌های گاز از واکنش‌دهنده‌ها به محصولات است.

چگونه می‌توانم بدانم که مقدار K محاسبه شده‌ام معقول است؟

ثابت‌های تعادل معمولاً در دامنه‌ای از بسیار کوچک (10^-50) تا بسیار بزرگ (10^50) قرار دارند که به واکنش بستگی دارد. یک مقدار K معقول باید با مشاهدات تجربی واکنش سازگار باشد. برای واکنش‌های به خوبی مطالعه شده، می‌توانید مقدار محاسبه شده خود را با مقادیر ادبی مقایسه کنید.

آیا ثابت‌های تعادل می‌توانند منفی باشند؟

خیر، ثابت‌های تعادل نمی‌توانند منفی باشند. از آنجا که K نمایانگر نسبت غلظت‌ها به توان‌ها است، همیشه باید مثبت باشد. یک K منفی اصول بنیادین ترمودینامیک را نقض می‌کند.

چگونه فشار بر ثابت تعادل تأثیر می‌گذارد؟

برای واکنش‌هایی که تنها فازهای متراکم (مایعات و جامدات) را شامل می‌شوند، فشار تأثیر ناچیزی بر ثابت تعادل دارد. برای واکنش‌هایی که گازها را شامل می‌شوند، ثابت تعادل Kc (بر اساس غلظت‌ها) تحت تأثیر تغییرات فشار قرار نمی‌گیرد، اما موقعیت تعادل ممکن است بر اساس اصل لوشاتلیه تغییر کند.

چه اتفاقی برای K می‌افتد وقتی که یک واکنش را معکوس می‌کنم؟

هنگامی که یک واکنش معکوس می‌شود، ثابت تعادل جدید (K') معکوس ثابت تعادل اصلی است: K' = 1/K. این منعکس‌کننده این است که آنچه محصولات بودند اکنون واکنش‌دهنده‌ها هستند و بالعکس.

کاتالیزورها چگونه بر ثابت تعادل تأثیر می‌گذارند؟

کاتالیزورها تأثیری بر ثابت تعادل یا موقعیت تعادل ندارند. آن‌ها تنها نرخ رسیدن به تعادل را با کاهش انرژی فعال‌سازی برای هر دو واکنش رو به جلو و معکوس به طور یکسان افزایش می‌دهند.

مثال‌های کد برای محاسبه ثابت‌های تعادل

پایتون

1def calculate_equilibrium_constant(reactants, products):
2    """
3    Calculate the equilibrium constant for a chemical reaction.
4    
5    Parameters:
6    reactants -- list of tuples (concentration, coefficient)
7    products -- list of tuples (concentration, coefficient)
8    
9    Returns:
10    float -- the equilibrium constant K
11    """
12    numerator = 1.0
13    denominator = 1.0
14    
15    # Calculate product of [Products]^coefficients
16    for concentration, coefficient in products:
17        numerator *= concentration ** coefficient
18    
19    # Calculate product of [Reactants]^coefficients
20    for concentration, coefficient in reactants:
21        denominator *= concentration ** coefficient
22    
23    # K = [Products]^coefficients / [Reactants]^coefficients
24    return numerator / denominator
25
26# Example: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
27reactants = [(0.1, 1), (0.2, 3)]  # [(N₂ concentration, coefficient), (H₂ concentration, coefficient)]
28products = [(0.3, 2)]  # [(NH₃ concentration, coefficient)]
29
30K = calculate_equilibrium_constant(reactants, products)
31print(f"Equilibrium Constant (K): {K:.4f}")
32

جاوا اسکریپت

1function calculateEquilibriumConstant(reactants, products) {
2  /**
3   * Calculate the equilibrium constant for a chemical reaction.
4   * 
5   * @param {Array} reactants - Array of [concentration, coefficient] pairs
6   * @param {Array} products - Array of [concentration, coefficient] pairs
7   * @return {Number} The equilibrium constant K
8   */
9  let numerator = 1.0;
10  let denominator = 1.0;
11  
12  // Calculate product of [Products]^coefficients
13  for (const [concentration, coefficient] of products) {
14    numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
15  }
16  
17  // Calculate product of [Reactants]^coefficients
18  for (const [concentration, coefficient] of reactants) {
19    denominator *= Math.pow(concentration, coefficient);
20  }
21  
22  // K = [Products]^coefficients / [Reactants]^coefficients
23  return numerator / denominator;
24}
25
26// Example: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
27const reactants = [[0.2, 1], [0.1, 1]]; // [[H₂ concentration, coefficient], [I₂ concentration, coefficient]]
28const products = [[0.4, 2]]; // [[HI concentration, coefficient]]
29
30const K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
31console.log(`Equilibrium Constant (K): ${K.toFixed(4)}`);
32

اکسل

1' Excel VBA Function for Equilibrium Constant Calculation
2Function EquilibriumConstant(reactantConc As Range, reactantCoef As Range, productConc As Range, productCoef As Range) As Double
3    Dim numerator As Double
4    Dim denominator As Double
5    Dim i As Integer
6    
7    numerator = 1
8    denominator = 1
9    
10    ' Calculate product of [Products]^coefficients
11    For i = 1 To productConc.Count
12        numerator = numerator * (productConc(i) ^ productCoef(i))
13    Next i
14    
15    ' Calculate product of [Reactants]^coefficients
16    For i = 1 To reactantConc.Count
17        denominator = denominator * (reactantConc(i) ^ reactantCoef(i))
18    Next i
19    
20    ' K = [Products]^coefficients / [Reactants]^coefficients
21    EquilibriumConstant = numerator / denominator
22End Function
23
24' Usage in Excel:
25' =EquilibriumConstant(A1:A2, B1:B2, C1, D1)
26' Where A1:A2 contain reactant concentrations, B1:B2 contain reactant coefficients,
27' C1 contains product concentration, and D1 contains product coefficient
28

جاوا

1public class EquilibriumConstantCalculator {
2    /**
3     * Calculate the equilibrium constant for a chemical reaction.
4     * 
5     * @param reactants Array of [concentration, coefficient] pairs
6     * @param products Array of [concentration, coefficient] pairs
7     * @return The equilibrium constant K
8     */
9    public static double calculateEquilibriumConstant(double[][] reactants, double[][] products) {
10        double numerator = 1.0;
11        double denominator = 1.0;
12        
13        // Calculate product of [Products]^coefficients
14        for (double[] product : products) {
15            double concentration = product[0];
16            double coefficient = product[1];
17            numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
18        }
19        
20        // Calculate product of [Reactants]^coefficients
21        for (double[] reactant : reactants) {
22            double concentration = reactant[0];
23            double coefficient = reactant[1];
24            denominator *= Math.pow(concentration, coefficient);
25        }
26        
27        // K = [Products]^coefficients / [Reactants]^coefficients
28        return numerator / denominator;
29    }
30    
31    public static void main(String[] args) {
32        // Example: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
33        double[][] reactants = {{0.04, 2}}; // {{NO₂ concentration, coefficient}}
34        double[][] products = {{0.16, 1}}; // {{N₂O₄ concentration, coefficient}}
35        
36        double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
37        System.out.printf("Equilibrium Constant (K): %.4f%n", K);
38    }
39}
40

C++

1#include <iostream>
2#include <vector>
3#include <cmath>
4
5/**
6 * Calculate the equilibrium constant for a chemical reaction.
7 * 
8 * @param reactants Vector of (concentration, coefficient) pairs
9 * @param products Vector of (concentration, coefficient) pairs
10 * @return The equilibrium constant K
11 */
12double calculateEquilibriumConstant(
13    const std::vector<std::pair<double, double>>& reactants,
14    const std::vector<std::pair<double, double>>& products) {
15    
16    double numerator = 1.0;
17    double denominator = 1.0;
18    
19    // Calculate product of [Products]^coefficients
20    for (const auto& product : products) {
21        double concentration = product.first;
22        double coefficient = product.second;
23        numerator *= std::pow(concentration, coefficient);
24    }
25    
26    // Calculate product of [Reactants]^coefficients
27    for (const auto& reactant : reactants) {
28        double concentration = reactant.first;
29        double coefficient = reactant.second;
30        denominator *= std::pow(concentration, coefficient);
31    }
32    
33    // K = [Products]^coefficients / [Reactants]^coefficients
34    return numerator / denominator;
35}
36
37int main() {
38    // Example: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
39    std::vector<std::pair<double, double>> reactants = {
40        {0.1, 1}, // {N₂ concentration, coefficient}
41        {0.2, 3}  // {H₂ concentration, coefficient}
42    };
43    
44    std::vector<std::pair<double, double>> products = {
45        {0.3, 2}  // {NH₃ concentration, coefficient}
46    };
47    
48    double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
49    std::cout << "Equilibrium Constant (K): " << K << std::endl;
50    
51    return 0;
52}
53

منابع

  1. آتکینز، پی. و دی‌پائولا، جی. (۲۰۱۴). شیمی فیزیکی آتکینز (ویرایش ۱۰). انتشارات آکسفورد.

  2. چانگ، ر. و گلدس‌بی، ک. آ. (۲۰۱۵). شیمی (ویرایش ۱۲). انتشارات مک‌گرا-هیل.

  3. سیلبرگ، م. س. و آمتیس، پ. (۲۰۱۸). شیمی: ماهیت مولکولی ماده و تغییر (ویرایش ۸). انتشارات مک‌گرا-هیل.

  4. لیدلر، ک. ج. و میزر، ج. ه. (۱۹۸۲). شیمی فیزیکی. انتشارات بنجامین/کامینگز.

  5. پتروچی، ر. ه.، هرینگ، ف. گ.، مادورا، ج. د. و بیسونسنت، ک. (۲۰۱۶). شیمی عمومی: اصول و کاربردهای مدرن (ویرایش ۱۱). انتشارات پیرسون.

  6. زومدال، س. س. و زومدال، س. آ. (۲۰۱۳). شیمی (ویرایش ۹). انتشارات کنگیج.

  7. گلدبرگ، ک. م. و واگه، پ. (۱۸۶۴). "مطالعات مربوط به وابستگی" (مذاکره در جامعه علمی کریستیانا).

  8. وان‌هوف، ج. ه. (۱۸۸۴). مطالعات دینامیک شیمیایی.

امروز محاسبه‌گر ثابت تعادل ما را امتحان کنید!

محاسبه‌گر ثابت تعادل ما محاسبات پیچیده تعادل شیمیایی را ساده و قابل دسترسی می‌سازد. چه شما یک دانش‌آموز باشید که در حال کار بر روی تکالیف شیمی هستید، یک معلم که در حال آماده‌سازی مواد درسی هستید، یا یک محقق که در حال تحلیل دینامیک واکنش‌ها هستید، محاسبه‌گر ما نتایج دقیقی را به سرعت فراهم می‌کند.

به سادگی مقادیر غلظت و ضرایب استوکیومتری خود را وارد کنید و بگذارید محاسبه‌گر ما بقیه کار را انجام دهد. رابط کاربری شهودی و نتایج واضح درک تعادل شیمیایی را آسان‌تر از همیشه می‌کند.

همین حالا از محاسبه‌گر ثابت تعادل ما استفاده کنید تا زمان خود را صرفه‌جویی کرده و بینش عمیق‌تری در مورد واکنش‌های شیمیایی خود به دست آورید!

🔗

ابزارهای مرتبط

کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند

محاسبه مقدار Kp برای واکنش‌های تعادل شیمیایی

امتحان این ابزار

محاسبه ثابت نرخ کینتیک برای واکنش‌های شیمیایی

امتحان این ابزار

محاسبه نرمالیته برای محلول‌های شیمیایی

امتحان این ابزار

محاسبه‌گر تیتراسیون: تعیین دقیق غلظت آنالیت

امتحان این ابزار

محاسبه نسبت مولی شیمیایی برای تحلیل استوکیومتری

امتحان این ابزار

محاسبه خنثی‌سازی اسید-باز برای واکنش‌های شیمیایی

امتحان این ابزار

حل کننده معادله آرنیوس | محاسبه نرخ واکنش‌های شیمیایی

امتحان این ابزار

محاسبه قدرت یونی برای محلول‌های شیمیایی

امتحان این ابزار