Bereken de evenwichtsconstante (K) voor elke chemische reactie door de concentraties van reagentia en producten in te voeren. Ideaal voor chemie studenten, docenten en onderzoekers.
Formule
Evenwichtsconstante (K)
1.0000
Evenwichtsconstante (K): K = 1.0000
De evenwichtsconstante (K) is een fundamenteel concept in de chemie dat de balans tussen reactanten en producten in een omkeerbare chemische reactie bij evenwicht kwantificeert. Deze Evenwichtsconstante Calculator biedt een eenvoudige, nauwkeurige manier om de evenwichtsconstante voor elke chemische reactie te bepalen wanneer je de concentraties van reactanten en producten bij evenwicht kent. Of je nu een student bent die leert over chemisch evenwicht, een docent die evenwichtsprincipes demonstreert, of een onderzoeker die de dynamiek van reacties analyseert, deze calculator biedt een rechtstreekse oplossing voor het berekenen van evenwichtsconstanten zonder complexe handmatige berekeningen.
Chemisch evenwicht vertegenwoordigt een toestand waarin de snelheden van de voorwaartse en omgekeerde reactie gelijk zijn, wat resulteert in geen netto verandering in de concentraties van reactanten en producten in de loop van de tijd. De evenwichtsconstante biedt een kwantitatieve maat voor de positie van dit evenwicht—een grote K-waarde geeft aan dat de reactie de voorkeur geeft aan producten, terwijl een kleine K-waarde suggereert dat reactanten de voorkeur hebben bij evenwicht.
Onze calculator behandelt reacties met meerdere reactanten en producten, zodat je concentratiewaarden en stoichiometrische coëfficiënten kunt invoeren om nauwkeurige evenwichtsconstante waarden onmiddellijk te verkrijgen. De resultaten worden gepresenteerd in een duidelijk, gemakkelijk te begrijpen formaat, waardoor complexe evenwichtsberekeningen toegankelijk zijn voor iedereen.
De evenwichtsconstante (K) voor een algemene chemische reactie wordt berekend met behulp van de volgende formule:
Voor een chemische reactie die wordt weergegeven als:
Waar:
De evenwichtsconstante wordt berekend als:
Waar:
Eenheden: De evenwichtsconstante is doorgaans dimensieloos wanneer alle concentraties worden uitgedrukt in mol/L (voor Kc) of wanneer partiële drukken in atmosferen zijn (voor Kp).
Pure Vaste Stoffen en Vloeistoffen: Pure vaste stoffen en vloeistoffen worden niet opgenomen in de evenwichtsuitdrukking omdat hun concentraties constant blijven.
Temperatuurafhankelijkheid: De evenwichtsconstante varieert met de temperatuur volgens de van 't Hoff-vergelijking. Onze calculator biedt K-waarden bij een specifieke temperatuur.
Concentratiebereik: De calculator kan een breed scala aan concentratiewaarden aan, van zeer klein (10^-6 mol/L) tot zeer groot (10^6 mol/L), en toont resultaten in wetenschappelijke notatie wanneer dat gepast is.
De berekening van een evenwichtsconstante volgt deze wiskundige stappen:
Identificeer Reactanten en Producten: Bepaal welke soorten reactanten zijn en welke producten in de gebalanceerde chemische vergelijking.
Bepaal Coëfficiënten: Identificeer de stoichiometrische coëfficiënt voor elke soort uit de gebalanceerde vergelijking.
Verhoog Concentraties tot Machten: Verhoog elke concentratie tot de macht van zijn coëfficiënt.
Vermenigvuldig Productconcentraties: Vermenigvuldig alle productconcentratietermen (verhoogd tot hun respectieve machten).
Vermenigvuldig Reactantconcentraties: Vermenigvuldig alle reactantconcentratietermen (verhoogd tot hun respectieve machten).
Deel Producten door Reactanten: Deel het product van productconcentraties door het product van reactantconcentraties.
Bijvoorbeeld, voor de reactie N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃:
Als [NH₃] = 0.25 mol/L, [N₂] = 0.11 mol/L, en [H₂] = 0.03 mol/L:
Deze grote K-waarde geeft aan dat de reactie sterk de voorkeur geeft aan de vorming van ammoniak bij evenwicht.
Onze calculator vereenvoudigt het proces van het bepalen van evenwichtsconstanten. Volg deze stappen om het effectief te gebruiken:
Selecteer eerst het aantal reactanten en producten in je chemische reactie met behulp van de dropdown-menu's. De calculator ondersteunt reacties met tot 5 reactanten en 5 producten, wat de meeste gangbare chemische reacties dekt.
Voor elke reactant en elk product, voer in:
Zorg ervoor dat alle concentratiewaarden positieve getallen zijn. De calculator toont een foutmelding als negatieve of nulwaarden worden ingevoerd.
De evenwichtsconstante (K) wordt automatisch berekend terwijl je waarden invoert. Het resultaat wordt prominent weergegeven in de sectie "Resultaat".
Voor zeer grote of zeer kleine K-waarden toont de calculator het resultaat in wetenschappelijke notatie voor duidelijkheid (bijv. 1.234 × 10^5 in plaats van 123400).
Als je de berekende K-waarde ergens anders wilt gebruiken, klik dan op de knop "Kopiëren" om het resultaat naar je klembord te kopiëren.
Je kunt elke invoerwaarde aanpassen om de evenwichtsconstante onmiddellijk opnieuw te berekenen. Deze functie is nuttig voor:
Voor de reactie: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
Gegeven:
Berekening:
Voor de reactie: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
Gegeven:
Berekening:
Voor de reactie: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Gegeven:
Berekening:
De evenwichtsconstante is een krachtig hulpmiddel in de chemie met tal van toepassingen:
Door de reactiewaarde (Q) te vergelijken met de evenwichtsconstante (K), kunnen chemici voorspellen of een reactie naar producten of reactanten zal verlopen:
In industriële processen zoals het Haber-proces voor ammoniakproductie helpt het begrijpen van evenwichtsconstanten bij het optimaliseren van reactieve omstandigheden om de opbrengst te maximaliseren.
Geneesmiddelenontwerpers gebruiken evenwichtsconstanten om te begrijpen hoe geneesmiddelen aan receptoren binden en om geneesmiddelformuleringen te optimaliseren.
Evenwichtsconstanten helpen de gedragingen van verontreinigende stoffen in natuurlijke systemen te voorspellen, inclusief hun verdeling tussen water-, lucht- en bodemfasen.
In de biochemie beschrijven evenwichtsconstanten enzym-substraatinteracties en de dynamiek van metabolische paden.
Evenwichtsconstanten zijn essentieel voor het begrijpen van zuur-base titraties, oplosbaarheid en complexe vorming.
Hoewel de evenwichtsconstante veel wordt gebruikt, zijn er verschillende gerelateerde concepten die alternatieve manieren bieden om chemisch evenwicht te analyseren:
De relatie tussen K en ΔG wordt gegeven door:
Waar:
De reactiewaarde heeft dezelfde vorm als K maar gebruikt concentraties die niet in evenwicht zijn. Het helpt bepalen in welke richting een reactie zal verlopen om evenwicht te bereiken.
Het concept van chemisch evenwicht en de evenwichtsconstante is de afgelopen twee eeuwen aanzienlijk geëvolueerd:
De basis van chemisch evenwicht werd gelegd door Claude Louis Berthollet rond 1803 toen hij opmerkte dat chemische reacties omkeerbaar konden zijn. Hij merkte op dat de richting van chemische reacties niet alleen afhangt van de reactiviteit van stoffen, maar ook van hun hoeveelheden.
Noorse wetenschappers Cato Maximilian Guldberg en Peter Waage formuleerden in 1864 de Wet van Massawerkzaamheid, die chemisch evenwicht wiskundig beschreef. Ze stelden voor dat de snelheid van een chemische reactie evenredig is met het product van de concentraties van de reactanten, elk verhoogd tot de macht van hun stoichiometrische coëfficiënten.
J. Willard Gibbs en Jacobus Henricus van 't Hoff ontwikkelden in de late 19e eeuw de thermodynamische basis van chemisch evenwicht. Het werk van van 't Hoff over de temperatuurafhankelijkheid van evenwichtsconstanten (de van 't Hoff-vergelijking) was bijzonder significant.
De 20e eeuw zag de integratie van evenwichtsconstanten met de statistische mechanica en de kwantummechanica, wat een dieper begrip bood van waarom chemische evenwichten bestaan en hoe ze zich verhouden tot moleculaire eigenschappen.
Tegenwoordig maakt computationele chemie het mogelijk om evenwichtsconstanten vanuit de eerste principes te voorspellen, met behulp van kwantummechanische berekeningen om de energetica van reacties te bepalen.
Een evenwichtsconstante (K) is een numerieke waarde die de relatie tussen producten en reactanten bij chemisch evenwicht uitdrukt. Het geeft aan in hoeverre een chemische reactie naar voltooiing gaat. Een grote K-waarde (K > 1) geeft aan dat producten de voorkeur hebben bij evenwicht, terwijl een kleine K-waarde (K < 1) aangeeft dat reactanten de voorkeur hebben.
Temperatuur beïnvloedt de evenwichtsconstante aanzienlijk volgens de principe van Le Chatelier. Voor exotherme reacties (die warmte afgeven) neemt K af naarmate de temperatuur stijgt. Voor endotherme reacties (die warmte absorberen) neemt K toe naarmate de temperatuur stijgt. Deze relatie wordt kwantitatief beschreven door de van 't Hoff-vergelijking.
In strikte thermodynamische termen zijn evenwichtsconstanten dimensieloos. Wanneer echter met concentraties wordt gewerkt, kan de evenwichtsconstante eenheden lijken te hebben. Deze eenheden vallen weg wanneer alle concentraties in standaard eenheden worden uitgedrukt (typisch mol/L voor Kc) en wanneer de reactie is gebalanceerd.
Pure vaste stoffen en vloeistoffen worden uitgesloten van evenwichtsconstante-uitspraken omdat hun concentraties (nauwkeuriger gezegd, hun activiteiten) constant blijven, ongeacht hoeveel er aanwezig is. Dit komt omdat de concentratie van een pure stof wordt bepaald door zijn dichtheid en molaire massa, wat vaste eigenschappen zijn.
Kc is de evenwichtsconstante die wordt uitgedrukt in molaire concentraties (mol/L), terwijl Kp wordt uitgedrukt in termen van partiële drukken (typisch in atmosferen of bars). Voor gasfase-reacties zijn ze gerelateerd door de vergelijking: Kp = Kc(RT)^Δn, waarbij Δn de verandering in het aantal mol gas van reactanten naar producten is.
Evenwichtsconstanten variëren doorgaans van zeer klein (10^-50) tot zeer groot (10^50), afhankelijk van de reactie. Een redelijke K-waarde moet consistent zijn met experimentele waarnemingen van de reactie. Voor goed bestudeerde reacties kun je je berekende waarde vergelijken met literatuurwaarden.
Nee, evenwichtsconstanten kunnen niet negatief zijn. Aangezien K een verhouding van concentraties is die tot machten zijn verhoogd, moet het altijd positief zijn. Een negatieve K zou fundamentele principes van de thermodynamica schenden.
Voor reacties die alleen geconcentreerde fasen (vloeistoffen en vaste stoffen) omvatten, heeft druk een verwaarloosbaar effect op de evenwichtsconstante. Voor reacties die gassen omvatten, wordt de evenwichtsconstante Kc (gebaseerd op concentraties) niet beïnvloed door drukveranderingen, maar kan de evenwichtpositie verschuiven volgens het principe van Le Chatelier.
Wanneer een reactie wordt omgekeerd, is de nieuwe evenwichtsconstante (K') de omgekeerde van de oorspronkelijke evenwichtsconstante: K' = 1/K. Dit weerspiegelt het feit dat wat producten waren nu reactanten zijn, en vice versa.
Katalysatoren beïnvloeden de evenwichtsconstante of de evenwichtpositie niet. Ze verhogen alleen de snelheid waarmee het evenwicht wordt bereikt door de activeringsenergie voor zowel de voorwaartse als omgekeerde reacties gelijk te verlagen.
1def calculate_equilibrium_constant(reactants, products):
2 """
3 Bereken de evenwichtsconstante voor een chemische reactie.
4
5 Parameters:
6 reactants -- lijst van tuples (concentratie, coëfficiënt)
7 products -- lijst van tuples (concentratie, coëfficiënt)
8
9 Returns:
10 float -- de evenwichtsconstante K
11 """
12 numerator = 1.0
13 denominator = 1.0
14
15 # Bereken het product van [Producten]^coëfficiënten
16 for concentration, coefficient in products:
17 numerator *= concentration ** coefficient
18
19 # Bereken het product van [Reactanten]^coëfficiënten
20 for concentration, coefficient in reactants:
21 denominator *= concentration ** coefficient
22
23 # K = [Producten]^coëfficiënten / [Reactanten]^coëfficiënten
24 return numerator / denominator
25
26# Voorbeeld: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
27reactants = [(0.1, 1), (0.2, 3)] # [(N₂ concentratie, coëfficiënt), (H₂ concentratie, coëfficiënt)]
28products = [(0.3, 2)] # [(NH₃ concentratie, coëfficiënt)]
29
30K = calculate_equilibrium_constant(reactants, products)
31print(f"Evenwichtsconstante (K): {K:.4f}")
321function calculateEquilibriumConstant(reactants, products) {
2 /**
3 * Bereken de evenwichtsconstante voor een chemische reactie.
4 *
5 * @param {Array} reactants - Array van [concentratie, coëfficiënt] paren
6 * @param {Array} products - Array van [concentratie, coëfficiënt] paren
7 * @return {Number} De evenwichtsconstante K
8 */
9 let numerator = 1.0;
10 let denominator = 1.0;
11
12 // Bereken het product van [Producten]^coëfficiënten
13 for (const [concentration, coefficient] of products) {
14 numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
15 }
16
17 // Bereken het product van [Reactanten]^coëfficiënten
18 for (const [concentration, coefficient] of reactants) {
19 denominator *= Math.pow(concentration, coefficient);
20 }
21
22 // K = [Producten]^coëfficiënten / [Reactanten]^coëfficiënten
23 return numerator / denominator;
24}
25
26// Voorbeeld: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
27const reactants = [[0.2, 1], [0.1, 1]]; // [[H₂ concentratie, coëfficiënt], [I₂ concentratie, coëfficiënt]]
28const products = [[0.4, 2]]; // [[HI concentratie, coëfficiënt]]
29
30const K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
31console.log(`Evenwichtsconstante (K): ${K.toFixed(4)}`);
321' Excel VBA Functie voor Evenwichtsconstante Berekening
2Function Evenwichtsconstante(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 ' Bereken het product van [Producten]^coëfficiënten
11 For i = 1 To productConc.Count
12 numerator = numerator * (productConc(i) ^ productCoef(i))
13 Next i
14
15 ' Bereken het product van [Reactanten]^coëfficiënten
16 For i = 1 To reactantConc.Count
17 denominator = denominator * (reactantConc(i) ^ reactantCoef(i))
18 Next i
19
20 ' K = [Producten]^coëfficiënten / [Reactanten]^coëfficiënten
21 Evenwichtsconstante = numerator / denominator
22End Function
23
24' Gebruik in Excel:
25' =Evenwichtsconstante(A1:A2, B1:B2, C1, D1)
26' Waar A1:A2 reactantconcentraties bevatten, B1:B2 reactantcoëfficiënten bevatten,
27' C1 productconcentratie bevat, en D1 productcoëfficiënt bevat
281public class EvenwichtsconstanteCalculator {
2 /**
3 * Bereken de evenwichtsconstante voor een chemische reactie.
4 *
5 * @param reactants Array van [concentratie, coëfficiënt] paren
6 * @param products Array van [concentratie, coëfficiënt] paren
7 * @return De evenwichtsconstante K
8 */
9 public static double calculateEquilibriumConstant(double[][] reactants, double[][] products) {
10 double numerator = 1.0;
11 double denominator = 1.0;
12
13 // Bereken het product van [Producten]^coëfficiënten
14 for (double[] product : products) {
15 double concentration = product[0];
16 double coefficient = product[1];
17 numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
18 }
19
20 // Bereken het product van [Reactanten]^coëfficiënten
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 = [Producten]^coëfficiënten / [Reactanten]^coëfficiënten
28 return numerator / denominator;
29 }
30
31 public static void main(String[] args) {
32 // Voorbeeld: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
33 double[][] reactants = {{0.04, 2}}; // {{NO₂ concentratie, coëfficiënt}}
34 double[][] products = {{0.16, 1}}; // {{N₂O₄ concentratie, coëfficiënt}}
35
36 double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
37 System.out.printf("Evenwichtsconstante (K): %.4f%n", K);
38 }
39}
401#include <iostream>
2#include <vector>
3#include <cmath>
4
5/**
6 * Bereken de evenwichtsconstante voor een chemische reactie.
7 *
8 * @param reactants Vector van (concentratie, coëfficiënt) paren
9 * @param products Vector van (concentratie, coëfficiënt) paren
10 * @return De evenwichtsconstante 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 // Bereken het product van [Producten]^coëfficiënten
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 // Bereken het product van [Reactanten]^coëfficiënten
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 = [Producten]^coëfficiënten / [Reactanten]^coëfficiënten
34 return numerator / denominator;
35}
36
37int main() {
38 // Voorbeeld: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
39 std::vector<std::pair<double, double>> reactants = {
40 {0.1, 1}, // {N₂ concentratie, coëfficiënt}
41 {0.2, 3} // {H₂ concentratie, coëfficiënt}
42 };
43
44 std::vector<std::pair<double, double>> products = {
45 {0.3, 2} // {NH₃ concentratie, coëfficiënt}
46 };
47
48 double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
49 std::cout << "Evenwichtsconstante (K): " << K << std::endl;
50
51 return 0;
52}
53Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10e ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12e ed.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8e 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 (11e ed.). Pearson.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2013). Chemistry (9e ed.). Cengage Learning.
Guldberg, C. M., & Waage, P. (1864). "Studies Concerning Affinity" (Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania).
Van't Hoff, J. H. (1884). Études de dynamique chimique (Studies in Chemical Dynamics).
Onze Evenwichtsconstante Calculator maakt complexe chemische evenwichtsberekeningen eenvoudig en toegankelijk. Of je nu een student bent die aan chemiehuiswerk werkt, een docent die lesmateriaal voorbereidt, of een onderzoeker die de dynamiek van reacties analyseert, onze calculator biedt nauwkeurige resultaten onmiddellijk.
Voer eenvoudig je concentratiewaarden en stoichiometrische coëfficiënten in, en laat onze calculator de rest doen. De intuïtieve interface en duidelijke resultaten maken het begrijpen van chemisch evenwicht gemakkelijker dan ooit.
Begin nu met het gebruiken van onze Evenwichtsconstante Calculator om tijd te besparen en diepere inzichten in je chemische reacties te krijgen!
Ontdek meer tools die handig kunnen zijn voor uw workflow