Kira nilai kestabilan (K) untuk mana-mana reaksi kimia dengan memasukkan kepekatan reaktan dan produk. Sesuai untuk pelajar, guru, dan penyelidik kimia.
Formula
Kestabilan Keseimbangan (K)
1.0000
Kestabilan Keseimbangan (K): K = 1.0000
Pemalar keseimbangan (K) adalah konsep asas dalam kimia yang mengkuantifikasi keseimbangan antara reaktan dan produk dalam reaksi kimia yang boleh balik pada keseimbangan. Kalkulator Pemalar Keseimbangan ini menyediakan cara yang mudah dan tepat untuk menentukan pemalar keseimbangan bagi mana-mana reaksi kimia apabila anda mengetahui kepekatan reaktan dan produk pada keseimbangan. Sama ada anda seorang pelajar yang belajar tentang keseimbangan kimia, seorang guru yang menunjukkan prinsip keseimbangan, atau seorang penyelidik yang menganalisis dinamik reaksi, kalkulator ini menawarkan penyelesaian yang mudah untuk mengira pemalar keseimbangan tanpa pengiraan manual yang kompleks.
Keseimbangan kimia mewakili keadaan di mana kadar reaksi ke hadapan dan ke belakang adalah sama, menghasilkan tiada perubahan bersih dalam kepekatan reaktan dan produk dari masa ke masa. Pemalar keseimbangan memberikan ukuran kuantitatif tentang kedudukan keseimbangan ini—nilai K yang besar menunjukkan reaksi memihak kepada produk, manakala nilai K yang kecil menunjukkan reaktan lebih diutamakan pada keseimbangan.
Kalkulator kami mengendalikan reaksi dengan pelbagai reaktan dan produk, membolehkan anda memasukkan nilai kepekatan dan koefisien stoikiometri untuk mendapatkan nilai pemalar keseimbangan yang tepat dengan segera. Hasilnya dipersembahkan dalam format yang jelas dan mudah difahami, menjadikan pengiraan keseimbangan yang kompleks boleh diakses oleh semua orang.
Pemalar keseimbangan (K) bagi reaksi kimia umum dikira menggunakan formula berikut:
Untuk reaksi kimia yang diwakili sebagai:
Di mana:
Pemalar keseimbangan dikira sebagai:
Di mana:
Unit: Pemalar keseimbangan biasanya tidak mempunyai unit apabila semua kepekatan dinyatakan dalam mol/L (untuk Kc) atau apabila tekanan separa dinyatakan dalam atmosfera (untuk Kp).
Bahan Pepejal dan Cecair Tulen: Bahan pepejal dan cecair tulen tidak termasuk dalam ungkapan keseimbangan kerana kepekatan mereka kekal tetap.
Kebergantungan Suhu: Pemalar keseimbangan berubah dengan suhu mengikut persamaan van't Hoff. Kalkulator kami menyediakan nilai K pada suhu tertentu.
Julat Kepekatan: Kalkulator mengendalikan pelbagai nilai kepekatan, dari sangat kecil (10^-6 mol/L) hingga sangat besar (10^6 mol/L), memaparkan hasil dalam notasi saintifik apabila sesuai.
Pengiraan pemalar keseimbangan mengikuti langkah matematik berikut:
Kenal Pasti Reaktan dan Produk: Tentukan spesies mana yang merupakan reaktan dan mana yang merupakan produk dalam persamaan kimia yang seimbang.
Tentukan Koefisien: Kenal pasti koefisien stoikiometri bagi setiap spesies dari persamaan seimbang.
Tinggikan Kepekatan kepada Kuasa: Tinggikan setiap kepekatan kepada kuasa koefisiennya.
Darab Kepekatan Produk: Darab semua istilah kepekatan produk (yang ditinggikan kepada kuasa masing-masing).
Darab Kepekatan Reaktan: Darab semua istilah kepekatan reaktan (yang ditinggikan kepada kuasa masing-masing).
Bahagikan Produk dengan Reaktan: Bahagikan hasil darab kepekatan produk dengan hasil darab kepekatan reaktan.
Sebagai contoh, untuk reaksi N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃:
Jika [NH₃] = 0.25 mol/L, [N₂] = 0.11 mol/L, dan [H₂] = 0.03 mol/L:
Nilai K yang besar ini menunjukkan reaksi sangat memihak kepada pembentukan ammonia pada keseimbangan.
Kalkulator kami memudahkan proses menentukan pemalar keseimbangan. Ikuti langkah-langkah ini untuk menggunakannya dengan berkesan:
Pertama, pilih bilangan reaktan dan produk dalam reaksi kimia anda menggunakan menu dropdown. Kalkulator menyokong reaksi dengan sehingga 5 reaktan dan 5 produk, memenuhi kebanyakan reaksi kimia biasa.
Untuk setiap reaktan dan produk, masukkan:
Pastikan semua nilai kepekatan adalah nombor positif. Kalkulator akan memaparkan mesej ralat jika nilai negatif atau sifar dimasukkan.
Pemalar keseimbangan (K) dikira secara automatik semasa anda memasukkan nilai. Hasilnya dipaparkan dengan jelas di bahagian "Hasil".
Untuk nilai K yang sangat besar atau sangat kecil, kalkulator memaparkan hasil dalam notasi saintifik untuk kejelasan (contohnya, 1.234 × 10^5 berbanding 123400).
Jika anda perlu menggunakan nilai K yang dikira di tempat lain, klik butang "Salin" untuk menyalin hasil ke papan klip anda.
Anda boleh mengubah mana-mana nilai input untuk mengira semula pemalar keseimbangan dengan segera. Ciri ini berguna untuk:
Untuk reaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
Diberikan:
Pengiraan:
Untuk reaksi: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
Diberikan:
Pengiraan:
Untuk reaksi: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Diberikan:
Pengiraan:
Pemalar keseimbangan adalah alat yang kuat dalam kimia dengan pelbagai aplikasi:
Dengan membandingkan pekali reaksi (Q) dengan pemalar keseimbangan (K), ahli kimia boleh meramalkan sama ada reaksi akan bergerak ke arah produk atau reaktan:
Dalam proses industri seperti proses Haber untuk pengeluaran ammonia, memahami pemalar keseimbangan membantu mengoptimumkan keadaan reaksi untuk memaksimumkan hasil.
Pereka ubat menggunakan pemalar keseimbangan untuk memahami bagaimana ubat mengikat kepada reseptor dan untuk mengoptimumkan formulasi ubat.
Pemalar keseimbangan membantu meramalkan tingkah laku pencemar dalam sistem semula jadi, termasuk pengagihan mereka antara air, udara, dan fasa tanah.
Dalam biokimia, pemalar keseimbangan menerangkan interaksi enzim-substrat dan dinamika laluan metabolik.
Pemalar keseimbangan adalah penting untuk memahami titrasi asid-basa, kelarutan, dan pembentukan kompleks.
Walaupun pemalar keseimbangan banyak digunakan, beberapa konsep berkaitan memberikan cara alternatif untuk menganalisis keseimbangan kimia:
Hubungan antara K dan ΔG diberikan oleh:
Di mana:
Pekali reaksi mempunyai bentuk yang sama dengan K tetapi menggunakan kepekatan bukan keseimbangan. Ia membantu menentukan arah mana reaksi akan bergerak untuk mencapai keseimbangan.
Konsep keseimbangan kimia dan pemalar keseimbangan telah berkembang dengan ketara sepanjang dua abad yang lalu:
Asas keseimbangan kimia diletakkan oleh Claude Louis Berthollet sekitar tahun 1803 apabila dia mengamati bahawa reaksi kimia boleh balik. Dia menyatakan bahawa arah reaksi kimia bergantung bukan sahaja pada reaktiviti bahan tetapi juga pada kuantiti mereka.
Ahli sains Norway Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage merumuskan Hukum Tindakan Jisim pada tahun 1864, yang menerangkan secara matematik keseimbangan kimia. Mereka mencadangkan bahawa kadar reaksi kimia adalah berkadar dengan produk kepekatan reaktan, masing-masing ditinggikan kepada kuasa koefisien stoikiometri mereka.
J. Willard Gibbs dan Jacobus Henricus van 't Hoff mengembangkan asas termodinamik keseimbangan kimia pada akhir abad ke-19. Kerja van 't Hoff mengenai kebergantungan suhu pemalar keseimbangan (persamaan van 't Hoff) adalah sangat penting.
Abad ke-20 menyaksikan pengintegrasian pemalar keseimbangan dengan mekanik statistik dan mekanik kuantum, memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang mengapa keseimbangan kimia wujud dan bagaimana ia berkaitan dengan sifat molekul.
Hari ini, kimia komputasi membolehkan ramalan pemalar keseimbangan dari prinsip pertama, menggunakan pengiraan mekanik kuantum untuk menentukan energetik reaksi.
Pemalar keseimbangan (K) adalah nilai numerik yang menyatakan hubungan antara produk dan reaktan pada keseimbangan kimia. Ia menunjukkan sejauh mana reaksi kimia berlangsung ke arah penyelesaian. Nilai K yang besar (K > 1) menunjukkan bahawa produk diutamakan pada keseimbangan, manakala nilai K yang kecil (K < 1) menunjukkan bahawa reaktan diutamakan.
Suhu mempunyai kesan yang ketara terhadap pemalar keseimbangan menurut prinsip Le Chatelier. Untuk reaksi eksotermik (yang melepaskan haba), K berkurang apabila suhu meningkat. Untuk reaksi endotermik (yang menyerap haba), K meningkat apabila suhu meningkat. Hubungan ini diterangkan secara kuantitatif oleh persamaan van 't Hoff.
Dalam istilah termodinamik yang ketat, pemalar keseimbangan adalah tanpa dimensi. Walau bagaimanapun, semasa bekerja dengan kepekatan, pemalar keseimbangan mungkin kelihatan mempunyai unit. Unit-unit ini akan dibatalkan apabila semua kepekatan dinyatakan dalam unit standard (biasanya mol/L untuk Kc) dan apabila reaksi seimbang.
Bahan pepejal dan cecair tulen dikecualikan daripada ungkapan pemalar keseimbangan kerana kepekatan mereka (lebih tepatnya, aktiviti mereka) kekal tetap tanpa mengira berapa banyak yang ada. Ini kerana kepekatan bahan tulen ditentukan oleh ketumpatan dan jisim molar, yang merupakan sifat tetap.
Kc adalah pemalar keseimbangan yang dinyatakan dalam terma kepekatan molar (mol/L), manakala Kp dinyatakan dalam terma tekanan separa (biasanya dalam atmosfera atau bar). Untuk reaksi fasa gas, mereka berkaitan dengan persamaan: Kp = Kc(RT)^Δn, di mana Δn adalah perubahan dalam bilangan mol gas dari reaktan ke produk.
Pemalar keseimbangan biasanya berada dalam julat yang sangat kecil (10^-50) hingga sangat besar (10^50) bergantung pada reaksi. Nilai K yang munasabah harus konsisten dengan pemerhatian eksperimen tentang reaksi. Untuk reaksi yang telah banyak dikaji, anda boleh membandingkan nilai yang dikira dengan nilai dalam literatur.
Tidak, pemalar keseimbangan tidak boleh negatif. Memandangkan K mewakili nisbah kepekatan yang ditinggikan kepada kuasa, ia mesti sentiasa positif. K negatif akan melanggar prinsip asas termodinamik.
Untuk reaksi yang melibatkan hanya fasa terkondensasi (cecair dan pepejal), tekanan mempunyai kesan yang tidak ketara terhadap pemalar keseimbangan. Untuk reaksi yang melibatkan gas, pemalar keseimbangan Kc (berdasarkan kepekatan) tidak dipengaruhi oleh perubahan tekanan, tetapi kedudukan keseimbangan mungkin beralih mengikut prinsip Le Chatelier.
Apabila reaksi dibalikkan, pemalar keseimbangan baru (K') adalah kebalikan daripada pemalar keseimbangan asal: K' = 1/K. Ini mencerminkan hakikat bahawa apa yang merupakan produk kini menjadi reaktan, dan sebaliknya.
Pemangkin tidak mempengaruhi pemalar keseimbangan atau kedudukan keseimbangan. Mereka hanya meningkatkan kadar di mana keseimbangan dicapai dengan menurunkan tenaga pengaktifan untuk kedua-dua reaksi ke hadapan dan ke belakang secara sama.
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"Pemalar Keseimbangan (K): {K:.4f}")
32
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(`Pemalar Keseimbangan (K): ${K.toFixed(4)}`);
32
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
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("Pemalar Keseimbangan (K): %.4f%n", K);
38 }
39}
40
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 << "Pemalar Keseimbangan (K): " << K << std::endl;
50
51 return 0;
52}
53
Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12th ed.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8th ed.). McGraw-Hill Education.
Laidler, K. J., & Meiser, J. H. (1982). Physical Chemistry. Benjamin/Cummings Publishing Company.
Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2016). General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th ed.). Pearson.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2013). Chemistry (9th ed.). Cengage Learning.
Guldberg, C. M., & Waage, P. (1864). "Kajian Mengenai Afiniti" (Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania).
Van't Hoff, J. H. (1884). Études de dynamique chimique (Kajian dalam Dinamik Kimia).
Kalkulator Pemalar Keseimbangan kami menjadikan pengiraan keseimbangan kimia yang kompleks mudah dan boleh diakses. Sama ada anda seorang pelajar yang bekerja pada kerja rumah kimia, seorang guru yang menyediakan bahan pengajaran, atau seorang penyelidik yang menganalisis dinamik reaksi, kalkulator kami memberikan hasil yang tepat dengan segera.
Cukup masukkan nilai kepekatan anda dan koefisien stoikiometri, dan biarkan kalkulator kami melakukan yang lain. Antara muka intuitif dan hasil yang jelas menjadikan pemahaman tentang keseimbangan kimia lebih mudah dari sebelumnya.
Mulakan menggunakan Kalkulator Pemalar Keseimbangan kami sekarang untuk menjimatkan masa dan mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang reaksi kimia anda!
Temui lebih banyak alat yang mungkin berguna untuk aliran kerja anda