Calculadora de Valor Kp per a Reaccions d'Equilibri Químic

Calcula constants d'equilibri (Kp) per a reaccions químiques basades en pressions parcials i coeficients estequiomètrics. Essencial per a estudiants i professionals de química que analitzen reaccions en fase gasosa.

Calculadora de Valor Kp

Calcula la constant d'equilibri (Kp) per a reaccions químiques basades en les pressions parcials i els coeficients estequiomètrics.

Equació Química

R1 ⇌ P1

Reactants

Reactant 1

Fórmula Química

Coeficient

Pressió Parcial (atm)

Productes

Producte 1

Fórmula Química

Coeficient

Pressió Parcial (atm)

Fórmula Kp

Kp =(P1)(R1)

calculationSteps

Kp =(1)(1)= 0

Resultat

Kp = 0

Copia

Què és Kp?

La constant d'equilibri Kp és un valor que indica la proporció de productes a reactants en equilibri per a una reacció química. Es calcula utilitzant les pressions parcials dels gasos elevades a la potència dels seus coeficients estequiomètrics. Un valor Kp gran indica que la reacció afavoreix els productes, mentre que un valor Kp petit indica que la reacció afavoreix els reactants.

📚

Documentació

Calculador de Valor Kp per a l'Equilibri Químic

Introducció al Valor Kp en Química

El constant d'equilibri Kp és un concepte fonamental en química que quantifica la relació entre productes i reactius en una reacció química en equilibri. A diferència d'altres constants d'equilibri, Kp utilitza específicament les pressions parcials dels gasos per expressar aquesta relació, cosa que el fa particularment valuós per a reaccions en fase gasosa. Aquest calculador de valor Kp proporciona una manera senzilla de determinar el constant d'equilibri per a reaccions gasoses basant-se en les pressions parcials i els coeficients estequiomètrics.

En la termodinàmica química, el valor Kp indica si una reacció afavoreix la formació de productes o reactius a l'equilibri. Un gran valor de Kp (més gran que 1) indica que els productes són afavorits, mentre que un petit valor de Kp (menys que 1) suggereix que els reactius són predominants a l'equilibri. Aquesta mesura quantitativa és essencial per predir el comportament de la reacció, dissenyar processos químics i entendre la spontaneïtat de la reacció.

El nostre calculador simplifica el procés sovint complex de determinar els valors de Kp permetent-te introduir reactius i productes, els seus coeficients estequiomètrics i les pressions parcials per calcular automàticament el constant d'equilibri. Tant si ets un estudiant que aprèn conceptes d'equilibri químic com si ets un químic professional que analitza condicions de reacció, aquesta eina proporciona càlculs de Kp precisos sense la necessitat de càlcul manual.

La Fórmula Kp Explicada

El constant d'equilibri Kp per a una reacció general en fase gasosa es defineix per la següent fórmula:

$K_p = \frac{\prod (P_{products})^{coefficients}}{\prod (P_{reactants})^{coefficients}}$

Per a una reacció química representada com:

$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

La fórmula de Kp es converteix en:

$K_p = \frac{(P_C)^c \times (P_D)^d}{(P_A)^a \times (P_B)^b}$

On:

$P_A$ , $P_B$ , $P_C$ i $P_D$ són les pressions parcials dels gasos A, B, C i D a l'equilibri (normalment en atmosferes, atm)
$a$ , $b$ , $c$ i $d$ són els coeficients estequiomètrics de l'equació química equilibrada

Consideracions Importants per als Càlculs de Kp

Unitats: Les pressions parcials s'expressen normalment en atmosferes (atm), però es poden utilitzar altres unitats de pressió sempre que siguin consistents durant el càlcul.
Sòlids i Líquids Purs: Els sòlids i líquids purs no contribueixen a l'expressió de Kp ja que les seves activitats es consideren 1.
Dependència de la Temperatura: Els valors de Kp depenen de la temperatura. El calculador assumeix que els càlculs es realitzen a una temperatura constant.
Relació amb Kc: Kp (basat en pressions) està relacionat amb Kc (basat en concentracions) per l'equació: $K_p = K_c \times (RT)^{\Delta n}$ On $\Delta n$ és el canvi en el nombre de mols de gas en la reacció.
Estat Estàndard: Els valors de Kp es reporten normalment per a condicions estàndard (pressió de 1 atm).

Casos Límit i Limitacions

Valors MOLT Grans o Petits: Per a reaccions amb constants d'equilibri molt grans o petites, el calculador mostra els resultats en notació científica per a la claredat.
Pressions Zero: Les pressions parcials han de ser més grans que zero, ja que els valors zero provocarien errors matemàtics en el càlcul.
Comportament de Gas No Ideal: El calculador assumeix un comportament de gas ideal. Per a sistemes d'alta pressió o gasos reals, poden ser necessàries correccions.

Com Utilitzar el Calculador de Valor Kp

El nostre calculador de Kp està dissenyat per ser intuïtiu i fàcil d'usar. Segueix aquests passos per calcular el constant d'equilibri per a la teva reacció química:

Pas 1: Introduir la Informació dels Reactius

Per a cada reactiu de la teva equació química:
- Opcionalment, introdueix una fórmula química (per exemple, "H₂", "N₂")
- Introdueix el coeficient estequiomètric (ha de ser un enter positiu)
- Introdueix la pressió parcial (en atm)
Si la teva reacció té múltiples reactius, fes clic al botó "Afegir Reactiu" per afegir més camps d'entrada.

Pas 2: Introduir la Informació dels Productes

Per a cada producte de la teva equació química:
- Opcionalment, introdueix una fórmula química (per exemple, "NH₃", "H₂O")
- Introdueix el coeficient estequiomètric (ha de ser un enter positiu)
- Introdueix la pressió parcial (en atm)
Si la teva reacció té múltiples productes, fes clic al botó "Afegir Producte" per afegir més camps d'entrada.

Pas 3: Veure els Resultats

El calculador calcula automàticament el valor de Kp a mesura que introdueixes dades.
El resultat es mostra de manera destacada a la secció de resultats.
Pots copiar el valor calculat al teu portapapers fent clic al botó "Copiar".

Exemple de Càlcul

Calculem el valor de Kp per a la reacció: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Donat:

Pressió parcial de N₂ = 0.5 atm (coeficient = 1)
Pressió parcial de H₂ = 0.2 atm (coeficient = 3)
Pressió parcial de NH₃ = 0.8 atm (coeficient = 2)

Càlcul: $K_p = \frac{(P_{NH_3})^2}{(P_{N_2})^1 \times (P_{H_2})^3} = \frac{(0.8)^2}{(0.5)^1 \times (0.2)^3} = \frac{0.64}{0.5 \times 0.008} = \frac{0.64}{0.004} = 160$

El valor de Kp per a aquesta reacció és 160, indicant que la reacció afavoreix fortament la formació de productes en les condicions donades.

Aplicacions i Casos d'Ús del Valor Kp

El constant d'equilibri Kp té nombroses aplicacions en química i camps relacionats:

1. Predicció de la Direcció de la Reacció

Una de les principals utilitzacions de Kp és predir la direcció en què una reacció procedirà per arribar a l'equilibri:

Si el quocient de reacció Q < Kp: La reacció procedirà endavant (cap a productes)
Si Q > Kp: La reacció procedirà enrere (cap a reactius)
Si Q = Kp: La reacció està en equilibri

2. Optimització de Processos Industrials

En entorns industrials, els valors de Kp ajuden a optimitzar les condicions de reacció per a un màxim rendiment:

Producció d'Amònia: El procés Haber per a la síntesi d'amònia (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃) utilitza valors de Kp per determinar les condicions òptimes de temperatura i pressió.
Fabricació d'Àcid Sulfúric: El procés de contacte utilitza dades de Kp per maximitzar la producció de SO₃.
Refinament de Petroli: Els processos de reformació i craqueig s'optimitzen utilitzant constants d'equilibri.

3. Química Ambiental

Els valors de Kp són crucials per entendre la química atmosfèrica i la contaminació:

Formació d'Ozò: Els constants d'equilibri ajuden a modelar la formació i depleció d'ozó a l'atmosfera.
Química de la Pluja Àcida: Els valors de Kp per a les reaccions de SO₂ i NO₂ amb aigua ajuden a predir la formació de pluja àcida.
Cicle del Carboni: Les equilibris de CO₂ entre l'aire i l'aigua es descriuen mitjançant valors de Kp.

4. Investigació Farmacèutica

En el desenvolupament de medicaments, els valors de Kp ajuden a entendre:

Estabilitat del Medicament: Els constants d'equilibri predicen l'estabilitat dels compostos farmacèutics.
Biodisponibilitat: Els valors de Kp per a les equilibris de dissolució afecten l'absorció del medicament.
Optimització de la Síntesi: Les condicions de reacció per a la síntesi de medicaments s'optimitzen utilitzant dades de Kp.

5. Investigació Acadèmica i Educació

Els càlculs de Kp són fonamentals en:

Educació en Química: Ensenyar conceptes d'equilibri químic
Planificació de Recerca: Dissenyar experiments amb resultats predecibles
Química Teòrica: Provar i desenvolupar noves teories de reactivitat química

Alternatives a Kp

Si bé Kp és valuós per a reaccions en fase gasosa, altres constants d'equilibri poden ser més apropiades en diferents contextos:

Kc (Constant d'Equilibri Basada en Concentracions)

Kc utilitza concentracions molars en lloc de pressions parcials i sovint és més convenient per a:

Reaccions en solució
Reaccions que impliquen pocs o cap gas
Entorns educatius on les mesures de pressió són impracticables

Ka, Kb, Kw (Constants d'Equilibri d'Àcids, Bases i Aigua)

Aquestes constants especialitzades s'utilitzen per a:

Reaccions àcid-base
Càlculs de pH
Solucions tampó

Ksp (Constant de Producte de Solubilitat)

Ksp s'utilitza específicament per a:

Equilibris de solubilitat de sals poc solubles
Reaccions de precipitació
Química del tractament d'aigua

Desenvolupament Històric del Concebut de Kp

El concepte d'equilibri químic i constants d'equilibri ha evolucionat significativament al llarg dels segles:

Primeres Observacions (Segle XVIII)

La base per entendre l'equilibri químic va començar amb observacions de reaccions reversibles. Claude Louis Berthollet (1748-1822) va fer observacions pioneres durant la campanya egípcia de Napoleó, assenyalant que el carbonat de sodi es formava naturalment als marges dels llacs salats, contràriament a la creença predominant que les reaccions químiques sempre procedien a la seva finalització.

Formulació Matemàtica (Segle XIX)

El tractament matemàtic de l'equilibri químic va emergir a mitjans del segle XIX:

Cato Maximilian Guldberg i Peter Waage (1864-1867): Van formular la Llei de l'Acció de les Masses, que forma la base per a les expressions de constants d'equilibri.
Jacobus Henricus van't Hoff (1884): Va distingir entre diferents tipus de constants d'equilibri i va desenvolupar la relació de dependència de temperatura (equació de van't Hoff).
Henry Louis Le Chatelier (1888): Va formular el Principi de Le Chatelier, que prediu com els sistemes d'equilibri responen a les alteracions.

Fonamentació Termodinàmica (Inicis del Segle XX)

La comprensió moderna de Kp es va solidificar amb principis termodinàmics:

Gilbert Newton Lewis (1901-1907): Va connectar les constants d'equilibri amb els canvis d'energia lliure.
Johannes Nicolaus Brønsted (1923): Va estendre els conceptes d'equilibri a la química àcid-base.
Linus Pauling (anys 30-40): Va aplicar la mecànica quàntica per explicar l'enllaç químic i l'equilibri a nivell molecular.

Desenvolupaments Moderns (Finals del Segle XX fins al Present)

Els avenços recents han refinat la nostra comprensió i aplicació de Kp:

Química Computacional: Algoritmes avançats ara permeten la predicció precisa de constants d'equilibri a partir de primers principis.
Sistemes No Ideals: Extensions al concepte bàsic de Kp tenen en compte el comportament no ideal dels gasos utilitzant la fugacitat en lloc de la pressió.
Modelatge Microcinètic: Combina constants d'equilibri amb la cinètica de reacció per a una enginyeria de reacció completa.

Preguntes Freqüents Sobre els Càlculs de Valor Kp

Quina és la diferència entre Kp i Kc?

Kp utilitza les pressions parcials dels gasos en la seva expressió, mentre que Kc utilitza concentracions molars. Estan relacionades per l'equació:

$K_p = K_c \times (RT)^{\Delta n}$

On R és la constant dels gasos, T és la temperatura en Kelvin, i Δn és el canvi en el nombre de mols de gas dels reactius als productes. Per a reaccions on el nombre de mols de gas no canvia (Δn = 0), Kp és igual a Kc.

Com afecta la temperatura el valor de Kp?

La temperatura afecta significativament els valors de Kp. Per a reaccions exoèrmiques (aquelles que alliberen calor), Kp disminueix a mesura que augmenta la temperatura. Per a reaccions endoèrmiques (aquelles que absorbeixen calor), Kp augmenta amb la temperatura. Aquesta relació es descriu mitjançant l'equació de van't Hoff:

$\ln \left( \frac{K_{p2}}{K_{p1}} \right) = \frac{-\Delta H^{\circ}}{R} \left( \frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1} \right)$

On ΔH° és el canvi d'enthalpia estàndard de la reacció.

La pressió afecta el valor de Kp?

Canviar la pressió total no canvia directament el valor de Kp a una temperatura donada. No obstant això, els canvis de pressió poden desplaçar la posició de l'equilibri d'acord amb el principi de Le Chatelier. Per a reaccions on el nombre de mols de gas canvia, augmentar la pressió afavorirà el costat amb menys mols de gas.

Els valors de Kp poden ser negatius?

No, els valors de Kp no poden ser negatius. Com que és una raó entre termes de productes i reactius, el constant d'equilibri és sempre un número positiu. Valors molt petits (aproximadament zero) indiquen reaccions que afavoreixen fortament els reactius, mentre que valors molt grans indiquen reaccions que afavoreixen fortament els productes.

Com manejo valors de Kp molt grans o molt petits?

Els valors de Kp molt grans o petits és millor expressar-los mitjançant notació científica. Per exemple, en lloc d'escriure Kp = 0.0000025, escriu Kp = 2.5 × 10⁻⁶. De la mateixa manera, en lloc de Kp = 25000000, escriu Kp = 2.5 × 10⁷. El nostre calculador formata automàticament valors extrems en notació científica per a la claredat.

Què significa un valor de Kp exactament igual a 1?

Un valor de Kp exactament igual a 1 significa que els productes i reactius estan presents en igual activitat termodinàmica a l'equilibri. Això no vol dir necessàriament que les concentracions o pressions siguin iguals, ja que els coeficients estequiomètrics afecten el càlcul.

Com incloc sòlids i líquids en els càlculs de Kp?

Els sòlids i líquids purs no apareixen en l'expressió de Kp perquè les seves activitats es defineixen com a 1. Només els gasos (i de vegades els soluts en solució) contribueixen al càlcul de Kp. Per exemple, en la reacció CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), l'expressió de Kp és simplement Kp = PCO₂.

Puc utilitzar Kp per calcular les pressions d'equilibri?

Sí, si coneixes el valor de Kp i totes les pressions parcials excepte una, pots resoldre per la pressió desconeguda. Per a reaccions complexes, això pot implicar resoldre equacions polinòmiques.

Quina precisió tenen els càlculs de Kp per a gasos reals?

Els càlculs estàndard de Kp assumeixen un comportament de gas ideal. Per a gasos reals a altes pressions o baixes temperatures, aquesta suposició introdueix errors. Càlculs més precisos substitueixen les pressions per fugacitats, que tenen en compte el comportament no ideal.

Com està relacionat Kp amb l'energia lliure de Gibbs?

Kp està directament relacionat amb el canvi d'energia lliure estàndard (ΔG°) d'una reacció per l'equació:

$\Delta G^{\circ} = -RT\ln(K_p)$

Aquesta relació explica per què Kp és dependent de la temperatura i proporciona una base termodinàmica per a la predicció de la spontaneïtat.

Exemple de Codi per Calcular Valors de Kp

Excel

1' Funció d'Excel per calcular el valor de Kp
2Function CalculateKp(productPressures, productCoefficients, reactantPressures, reactantCoefficients)
3    ' Inicialitzar numerador i denominador
4    Dim numerator As Double
5    Dim denominator As Double
6    numerator = 1
7    denominator = 1
8    
9    ' Calcular terme de producte
10    For i = 1 To UBound(productPressures)
11        numerator = numerator * (productPressures(i) ^ productCoefficients(i))
12    Next i
13    
14    ' Calcular terme de reactant
15    For i = 1 To UBound(reactantPressures)
16        denominator = denominator * (reactantPressures(i) ^ reactantCoefficients(i))
17    Next i
18    
19    ' Retornar valor de Kp
20    CalculateKp = numerator / denominator
21End Function
22
23' Exemple d'ús:
24' =CalculateKp({0.8,0.5},{2,1},{0.2,0.1},{3,1})
25

Python

1def calculate_kp(product_pressures, product_coefficients, reactant_pressures, reactant_coefficients):
2    """
3    Calcular el constant d'equilibri Kp per a una reacció química.
4    
5    Paràmetres:
6    product_pressures (list): Pressions parcials dels productes en atm
7    product_coefficients (list): Coeficients estequiomètrics dels productes
8    reactant_pressures (list): Pressions parcials dels reactius en atm
9    reactant_coefficients (list): Coeficients estequiomètrics dels reactius
10    
11    Retorna:
12    float: El valor de Kp calculat
13    """
14    if len(product_pressures) != len(product_coefficients) or len(reactant_pressures) != len(reactant_coefficients):
15        raise ValueError("Les llistes de pressió i coeficients han de tenir la mateixa longitud")
16    
17    # Calcular numerador (productes)
18    numerator = 1.0
19    for pressure, coefficient in zip(product_pressures, product_coefficients):
20        if pressure <= 0:
21            raise ValueError("Les pressions parcials han de ser positives")
22        numerator *= pressure ** coefficient
23    
24    # Calcular denominador (reactius)
25    denominator = 1.0
26    for pressure, coefficient in zip(reactant_pressures, reactant_coefficients):
27        if pressure <= 0:
28            raise ValueError("Les pressions parcials han de ser positives")
29        denominator *= pressure ** coefficient
30    
31    # Retornar valor de Kp
32    return numerator / denominator
33
34# Exemple d'ús:
35# N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
36product_pressures = [0.8]  # NH₃
37product_coefficients = [2]
38reactant_pressures = [0.5, 0.2]  # N₂, H₂
39reactant_coefficients = [1, 3]
40
41kp = calculate_kp(product_pressures, product_coefficients, reactant_pressures, reactant_coefficients)
42print(f"Valor de Kp: {kp}")
43

JavaScript

1/**
2 * Calcular el constant d'equilibri Kp per a una reacció química
3 * @param {Array<number>} productPressures - Pressions parcials dels productes en atm
4 * @param {Array<number>} productCoefficients - Coeficients estequiomètrics dels productes
5 * @param {Array<number>} reactantPressures - Pressions parcials dels reactius en atm
6 * @param {Array<number>} reactantCoefficients - Coeficients estequiomètrics dels reactius
7 * @returns {number} El valor de Kp calculat
8 */
9function calculateKp(productPressures, productCoefficients, reactantPressures, reactantCoefficients) {
10    // Validar les matrius d'entrada
11    if (productPressures.length !== productCoefficients.length || 
12        reactantPressures.length !== reactantCoefficients.length) {
13        throw new Error("Les matrius de pressió i coeficients han de tenir la mateixa longitud");
14    }
15    
16    // Calcular numerador (productes)
17    let numerator = 1;
18    for (let i = 0; i < productPressures.length; i++) {
19        if (productPressures[i] <= 0) {
20            throw new Error("Les pressions parcials han de ser positives");
21        }
22        numerator *= Math.pow(productPressures[i], productCoefficients[i]);
23    }
24    
25    // Calcular denominador (reactius)
26    let denominator = 1;
27    for (let i = 0; i < reactantPressures.length; i++) {
28        if (reactantPressures[i] <= 0) {
29            throw new Error("Les pressions parcials han de ser positives");
30        }
31        denominator *= Math.pow(reactantPressures[i], reactantCoefficients[i]);
32    }
33    
34    // Retornar valor de Kp
35    return numerator / denominator;
36}
37
38// Exemple d'ús:
39// N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
40const productPressures = [0.8]; // NH₃
41const productCoefficients = [2];
42const reactantPressures = [0.5, 0.2]; // N₂, H₂
43const reactantCoefficients = [1, 3];
44
45const kp = calculateKp(productPressures, productCoefficients, reactantPressures, reactantCoefficients);
46console.log(`Valor de Kp: ${kp}`);
47

Java

1import java.util.Arrays;
2
3public class KpCalculator {
4    /**
5     * Calcular el constant d'equilibri Kp per a una reacció química
6     * @param productPressures Pressions parcials dels productes en atm
7     * @param productCoefficients Coeficients estequiomètrics dels productes
8     * @param reactantPressures Pressions parcials dels reactius en atm
9     * @param reactantCoefficients Coeficients estequiomètrics dels reactius
10     * @return El valor de Kp calculat
11     */
12    public static double calculateKp(double[] productPressures, int[] productCoefficients,
13                                    double[] reactantPressures, int[] reactantCoefficients) {
14        // Validar les matrius d'entrada
15        if (productPressures.length != productCoefficients.length ||
16            reactantPressures.length != reactantCoefficients.length) {
17            throw new IllegalArgumentException("Les matrius de pressió i coeficients han de tenir la mateixa longitud");
18        }
19        
20        // Calcular numerador (productes)
21        double numerator = 1.0;
22        for (int i = 0; i < productPressures.length; i++) {
23            if (productPressures[i] <= 0) {
24                throw new IllegalArgumentException("Les pressions parcials han de ser positives");
25            }
26            numerator *= Math.pow(productPressures[i], productCoefficients[i]);
27        }
28        
29        // Calcular denominador (reactius)
30        double denominator = 1.0;
31        for (int i = 0; i < reactantPressures.length; i++) {
32            if (reactantPressures[i] <= 0) {
33                throw new IllegalArgumentException("Les pressions parcials han de ser positives");
34            }
35            denominator *= Math.pow(reactantPressures[i], reactantCoefficients[i]);
36        }
37        
38        // Retornar valor de Kp
39        return numerator / denominator;
40    }
41    
42    public static void main(String[] args) {
43        // Exemple: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
44        double[] productPressures = {0.8}; // NH₃
45        int[] productCoefficients = {2};
46        double[] reactantPressures = {0.5, 0.2}; // N₂, H₂
47        int[] reactantCoefficients = {1, 3};
48        
49        double kp = calculateKp(productPressures, productCoefficients, reactantPressures, reactantCoefficients);
50        System.out.printf("Valor de Kp: %.4f%n", kp);
51    }
52}
53

R

1calculate_kp <- function(product_pressures, product_coefficients, 
2                         reactant_pressures, reactant_coefficients) {
3  # Validar les matrius d'entrada
4  if (length(product_pressures) != length(product_coefficients) || 
5      length(reactant_pressures) != length(reactant_coefficients)) {
6    stop("Les matrius de pressió i coeficients han de tenir la mateixa longitud")
7  }
8  
9  # Comprovar si les pressions són positives
10  if (any(product_pressures <= 0) || any(reactant_pressures <= 0)) {
11    stop("Totes les pressions parcials han de ser positives")
12  }
13  
14  # Calcular numerador (productes)
15  numerator <- prod(product_pressures ^ product_coefficients)
16  
17  # Calcular denominador (reactius)
18  denominator <- prod(reactant_pressures ^ reactant_coefficients)
19  
20  # Retornar valor de Kp
21  return(numerator / denominator)
22}
23
24# Exemple d'ús:
25# N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
26product_pressures <- c(0.8)  # NH₃
27product_coefficients <- c(2)
28reactant_pressures <- c(0.5, 0.2)  # N₂, H₂
29reactant_coefficients <- c(1, 3)
30
31kp <- calculate_kp(product_pressures, product_coefficients, 
32                  reactant_pressures, reactant_coefficients)
33cat(sprintf("Valor de Kp: %.4f\n", kp))
34

Exemple Numèric dels Càlculs de Kp

Aquí hi ha alguns exemples treballats per il·lustrar els càlculs de Kp per a diferents tipus de reaccions:

Exemple 1: Síntesi d'Amònia

Per a la reacció: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Donat:

P(N₂) = 0.5 atm
P(H₂) = 0.2 atm
P(NH₃) = 0.8 atm

$K_p = \frac{(P_{NH_3})^2}{(P_{N_2})^1 \times (P_{H_2})^3} = \frac{(0.8)^2}{(0.5)^1 \times (0.2)^3} = \frac{0.64}{0.5 \times 0.008} = \frac{0.64}{0.004} = 160$

El valor de Kp de 160 indica que aquesta reacció afavoreix fortament la formació d'amònia en les condicions donades.

Exemple 2: Reacció de Desplaçament de Gas d'Aigua

Per a la reacció: CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)

Donat:

P(CO) = 0.1 atm
P(H₂O) = 0.2 atm
P(CO₂) = 0.4 atm
P(H₂) = 0.3 atm

$K_p = \frac{P_{CO_2} \times P_{H_2}}{P_{CO} \times P_{H_2O}} = \frac{0.4 \times 0.3}{0.1 \times 0.2} = \frac{0.12}{0.02} = 6$

El valor de Kp de 6 indica que la reacció afavoreix moderadament la formació de productes en les condicions donades.

Exemple 3: Decomposició del Carbonat de Calci

Per a la reacció: CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

Donat:

P(CO₂) = 0.05 atm
CaCO₃ i CaO són sòlids i no apareixen en l'expressió de Kp

$K_p = P_{CO_2} = 0.05$

El valor de Kp és igual a la pressió parcial de CO₂ a l'equilibri.

Exemple 4: Dimerització del Dioxid de Nitrogen

Per a la reacció: 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)

Donat:

P(NO₂) = 0.25 atm
P(N₂O₄) = 0.15 atm

$K_p = \frac{P_{N_2O_4}}{(P_{NO_2})^2} = \frac{0.15}{(0.25)^2} = \frac{0.15}{0.0625} = 2.4$

El valor de Kp de 2.4 indica que la reacció afavoreix una mica la formació del dimè a les condicions donades.

Referències

Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10a ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12a ed.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8a ed.). McGraw-Hill Education.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2016). Chemistry (10a ed.). Cengage Learning.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6a ed.). McGraw-Hill Education.
Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2017). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (8a ed.). McGraw-Hill Education.
IUPAC. (2014). Compendium of Chemical Terminology (el "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications.
Laidler, K. J., & Meiser, J. H. (1982). Physical Chemistry. Benjamin/Cummings Publishing Company.
Sandler, S. I. (2017). Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics (5a ed.). John Wiley & Sons.
McQuarrie, D. A., & Simon, J. D. (1997). Physical Chemistry: A Molecular Approach. University Science Books.

Prova el Nostre Calculador de Valor Kp Avui!

El nostre Calculador de Valor Kp proporciona una manera ràpida i precisa de determinar constants d'equilibri per a reaccions en fase gasosa. Tant si estàs estudiant per a un examen de química, realitzant investigació, o resolent problemes industrials, aquesta eina simplifica càlculs complexos i t'ajuda a entendre millor l'equilibri químic.

Comença a utilitzar el calculador ara per:

Calcular valors de Kp per a qualsevol reacció gasosa
Predir la direcció de la reacció i el rendiment del producte
Entendre la relació entre reactius i productes a l'equilibri
Estalviar temps en càlculs manuals

Per a més eines i calculadores de química, explora els nostres altres recursos sobre cinètica química, termodinàmica i enginyeria de reaccions.

💬

Retroalimentació

💬

Feu clic al toast de feedback per començar a donar feedback sobre aquesta eina

🔗

Eines Relacionades

Descobreix més eines que podrien ser útils per al teu flux de treball

Calculadora de l'ordre de l'enllaç químic per a l'anàlisi de l'estructura molecular

Prova aquesta eina

Calculadora de Valor Kp per a Reaccions d'Equilibri Químic

Calculadora de Valor Kp

Equació Química

Reactants

Reactant 1

Productes

Producte 1

Fórmula Kp

calculationSteps

Resultat

Què és Kp?

Documentació

Calculador de Valor Kp per a l'Equilibri Químic

Introducció al Valor Kp en Química

La Fórmula Kp Explicada

Consideracions Importants per als Càlculs de Kp

Casos Límit i Limitacions

Com Utilitzar el Calculador de Valor Kp

Pas 1: Introduir la Informació dels Reactius

Pas 2: Introduir la Informació dels Productes

Pas 3: Veure els Resultats

Exemple de Càlcul

Aplicacions i Casos d'Ús del Valor Kp

1. Predicció de la Direcció de la Reacció

2. Optimització de Processos Industrials

3. Química Ambiental

4. Investigació Farmacèutica

5. Investigació Acadèmica i Educació

Alternatives a Kp

Kc (Constant d'Equilibri Basada en Concentracions)

Ka, Kb, Kw (Constants d'Equilibri d'Àcids, Bases i Aigua)

Ksp (Constant de Producte de Solubilitat)

Desenvolupament Històric del Concebut de Kp

Primeres Observacions (Segle XVIII)

Formulació Matemàtica (Segle XIX)

Fonamentació Termodinàmica (Inicis del Segle XX)

Desenvolupaments Moderns (Finals del Segle XX fins al Present)

Preguntes Freqüents Sobre els Càlculs de Valor Kp

Quina és la diferència entre Kp i Kc?

Com afecta la temperatura el valor de Kp?

La pressió afecta el valor de Kp?

Els valors de Kp poden ser negatius?

Com manejo valors de Kp molt grans o molt petits?

Què significa un valor de Kp exactament igual a 1?

Com incloc sòlids i líquids en els càlculs de Kp?

Puc utilitzar Kp per calcular les pressions d'equilibri?

Quina precisió tenen els càlculs de Kp per a gasos reals?

Com està relacionat Kp amb l'energia lliure de Gibbs?

Exemple de Codi per Calcular Valors de Kp

Excel

Python

JavaScript

Java

R

Exemple Numèric dels Càlculs de Kp

Exemple 1: Síntesi d'Amònia

Exemple 2: Reacció de Desplaçament de Gas d'Aigua

Exemple 3: Decomposició del Carbonat de Calci

Exemple 4: Dimerització del Dioxid de Nitrogen

Referències

Prova el Nostre Calculador de Valor Kp Avui!

Retroalimentació

Eines Relacionades

Calculadora de la constant d'equilibri per a reaccions químiques

Calculadora de Valor de pH: Converteix la Concentració d'Ions d'Hidrogen a pH

Calculadora de valor de pKa: Troba constants de dissociació àcida

Calculadora de valor de pH: Converteix la concentració d'ions d'hidrogen a pH

Calculadora de Normalitat per a Solucions Químiques

Calculadora de Rendiment Percentual per a Reaccions Químiques

Calculadora de pH de Henderson-Hasselbalch per a solucions tampó

Calculadora de Mols: Converteix entre Mols i Massa en Química

Calculadora del Quotient de Reacció per a l'Anàlisi d'Equilibri

Calculadora de l'ordre de l'enllaç químic per a l'anàlisi de l'estructura molecular