Beräkna jämviktskonstanten (K) för vilken kemisk reaktion som helst genom att ange koncentrationerna av reaktanter och produkter. Perfekt för kemistudenter, lärare och forskare.
Formel
Jämviktskonstant (K)
1.0000
Jämviktskonstant (K): K = 1.0000
Jämviktskonstanten (K) är ett grundläggande begrepp inom kemi som kvantifierar balansen mellan reaktanter och produkter i en reversibel kemisk reaktion i jämvikt. Denna Jämviktskonstant Beräknare erbjuder ett enkelt och exakt sätt att bestämma jämviktskonstanten för vilken kemisk reaktion som helst när du känner till koncentrationerna av reaktanter och produkter vid jämvikt. Oavsett om du är student som lär dig om kemisk jämvikt, lärare som demonstrerar jämviktsprinciper eller forskare som analyserar reaktionsdynamik, erbjuder denna beräknare en lättillgänglig lösning för att beräkna jämviktskonstanter utan komplexa manuella beräkningar.
Kemisk jämvikt representerar ett tillstånd där hastigheterna för framåt- och bakåtreaktionerna är lika, vilket resulterar i ingen nettoförändring i koncentrationerna av reaktanter och produkter över tid. Jämviktskonstanten ger ett kvantitativt mått på positionen för denna jämvikt—ett stort K-värde indikerar att reaktionen gynnar produkter, medan ett litet K-värde antyder att reaktanter gynnar vid jämvikt.
Vår beräknare hanterar reaktioner med flera reaktanter och produkter, vilket gör att du kan mata in koncentrationsvärden och stökiometriska koefficienter för att omedelbart få exakta värden för jämviktskonstanten. Resultaten presenteras i ett klart och lättförståeligt format, vilket gör komplexa jämviktsberäkningar tillgängliga för alla.
Jämviktskonstanten (K) för en allmän kemisk reaktion beräknas med följande formel:
För en kemisk reaktion som representeras som:
Där:
Jämviktskonstanten beräknas som:
Där:
Enheter: Jämviktskonstanten är vanligtvis enhetslös när alla koncentrationer uttrycks i mol/L (för Kc) eller när partialtryck är i atmosfärer (för Kp).
Rena Fasta Ämnen och Vätskor: Rena fasta ämnen och vätskor inkluderas inte i jämviktsuttrycket eftersom deras koncentrationer förblir konstanta.
Temperaturberoende: Jämviktskonstanten varierar med temperaturen enligt van't Hoff-ekvationen. Vår beräknare tillhandahåller K-värden vid en specifik temperatur.
Koncentrationsområde: Beräknaren hanterar ett brett spektrum av koncentrationsvärden, från mycket små (10^-6 mol/L) till mycket stora (10^6 mol/L), och visar resultat i vetenskaplig notation när det är lämpligt.
Beräkningen av en jämviktskonstant följer dessa matematiska steg:
Identifiera Reaktanter och Produkter: Bestäm vilka arter som är reaktanter och vilka som är produkter i den balanserade kemiska ekvationen.
Bestäm Koeficienter: Identifiera den stökiometriska koefficienten för varje art från den balanserade ekvationen.
Höj Koncentrationer till Potenser: Höj varje koncentration till sin koefficient.
Multiplicera Produktkoncentrationer: Multiplicera alla produktkoncentrationstermer (höjda till sina respektive potenser).
Multiplicera Reaktantkoncentrationer: Multiplicera alla reaktantkoncentrationstermer (höjda till sina respektive potenser).
Dela Produkter med Reaktanter: Dela produkten av produktkoncentrationer med produkten av reaktantkoncentrationer.
Till exempel, för reaktionen N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃:
Om [NH₃] = 0.25 mol/L, [N₂] = 0.11 mol/L och [H₂] = 0.03 mol/L:
Detta stora K-värde indikerar att reaktionen starkt gynnar bildandet av ammoniak vid jämvikt.
Vår beräknare förenklar processen att bestämma jämviktskonstanter. Följ dessa steg för att använda den effektivt:
Först, välj antalet reaktanter och produkter i din kemiska reaktion med hjälp av rullgardinsmenyerna. Beräknaren stöder reaktioner med upp till 5 reaktanter och 5 produkter, vilket rymmer de flesta vanliga kemiska reaktioner.
För varje reaktant och produkt, ange:
Se till att alla koncentrationsvärden är positiva tal. Beräknaren visar ett felmeddelande om negativa eller nollvärden anges.
Jämviktskonstanten (K) beräknas automatiskt när du matar in värden. Resultatet visas tydligt i "Resultat"-avsnittet.
För mycket stora eller mycket små K-värden visar beräknaren resultatet i vetenskaplig notation för tydlighet (t.ex. 1.234 × 10^5 istället för 123400).
Om du behöver använda det beräknade K-värdet någon annanstans, klicka på "Kopiera"-knappen för att kopiera resultatet till ditt urklipp.
Du kan ändra vilket inmatningsvärde som helst för att omberäkna jämviktskonstanten omedelbart. Denna funktion är användbar för:
För reaktionen: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
Givet:
Beräkning:
För reaktionen: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
Givet:
Beräkning:
För reaktionen: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Givet:
Beräkning:
Jämviktskonstanten är ett kraftfullt verktyg inom kemi med många tillämpningar:
Genom att jämföra reaktionskvoten (Q) med jämviktskonstanten (K) kan kemister förutsäga om en reaktion kommer att gå mot produkter eller reaktanter:
I industriella processer som Haber-processen för ammoniakproduktion hjälper förståelsen av jämviktskonstanter att optimera reaktionsförhållandena för att maximera avkastningen.
Läkemedelsdesigners använder jämviktskonstanter för att förstå hur läkemedel binder till receptorer och för att optimera läkemedelsformuleringar.
Jämviktskonstanter hjälper till att förutsäga beteendet hos föroreningar i naturliga system, inklusive deras fördelning mellan vatten, luft och jordfaser.
Inom biokemi beskriver jämviktskonstanter enzym-substratinteraktioner och dynamiken i metaboliska vägar.
Jämviktskonstanter är avgörande för att förstå syra-bas titreringar, löslighet och komplexbildning.
Även om jämviktskonstanten är allmänt använd, finns det flera relaterade begrepp som ger alternativa sätt att analysera kemisk jämvikt:
Relationen mellan K och ΔG ges av:
Där:
Reaktionskvoten har samma form som K men använder icke-jämviktskoncentrationer. Den hjälper till att bestämma i vilken riktning en reaktion kommer att gå för att nå jämvikt.
Begreppet kemisk jämvikt och jämviktskonstanten har utvecklats avsevärt under de senaste två århundradena:
Grunden för kemisk jämvikt lades av Claude Louis Berthollet omkring 1803 när han observerade att kemiska reaktioner kunde vara reversibla. Han noterade att riktningen för kemiska reaktioner beror inte bara på ämnens reaktivitet utan också på deras kvantiteter.
Norska forskarna Cato Maximilian Guldberg och Peter Waage formulerade Lagen om Massverkan 1864, som matematiskt beskrev kemisk jämvikt. De föreslog att hastigheten för en kemisk reaktion är proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanter, var och en upphöjd till sin stökiometriska koefficient.
J. Willard Gibbs och Jacobus Henricus van 't Hoff utvecklade den termodynamiska grunden för kemisk jämvikt i slutet av 1800-talet. Van 't Hoffs arbete om temperaturberoendet av jämviktskonstanter (van 't Hoff-ekvationen) var särskilt betydelsefullt.
Det 20:e århundradet såg integrationen av jämviktskonstanter med statistisk mekanik och kvantmekanik, vilket gav en djupare förståelse för varför kemiska jämvikter existerar och hur de relaterar till molekylära egenskaper.
Idag möjliggör beräkningskemi förutsägelser av jämviktskonstanter från första principer, med hjälp av kvantmekaniska beräkningar för att bestämma energinivåerna för reaktioner.
En jämviktskonstant (K) är ett numeriskt värde som uttrycker förhållandet mellan produkter och reaktanter vid kemisk jämvikt. Den indikerar i vilken utsträckning en kemisk reaktion fortskrider mot fullbordan. Ett stort K-värde (K > 1) indikerar att produkter gynnar vid jämvikt, medan ett litet K-värde (K < 1) indikerar att reaktanter gynnar.
Temperaturen påverkar jämviktskonstanten avsevärt enligt Le Chateliers princip. För exoterma reaktioner (de som avger värme) minskar K när temperaturen ökar. För endoterma reaktioner (de som absorberar värme) ökar K när temperaturen ökar. Detta förhållande beskrivs kvantitativt av van 't Hoff-ekvationen.
I strikt termodynamiska termer är jämviktskonstanter dimensionslösa. Men när man arbetar med koncentrationer kan jämviktskonstanten tyckas ha enheter. Dessa enheter tar ut varandra när alla koncentrationer uttrycks i standardenheter (vanligtvis mol/L för Kc) och när reaktionen är balanserad.
Rena fasta ämnen och vätskor utesluts från jämviktskonstantuttryck eftersom deras koncentrationer (mer exakt, deras aktiviteter) förblir konstanta oavsett hur mycket som finns närvarande. Detta beror på att koncentrationen av ett rent ämne bestäms av dess densitet och molmassa, som är fasta egenskaper.
Kc är jämviktskonstanten som uttrycks i molära koncentrationer (mol/L), medan Kp uttrycks i termer av partialtryck (vanligtvis i atmosfärer eller bar). För gasfasreaktioner är de relaterade av ekvationen: Kp = Kc(RT)^Δn, där Δn är förändringen i antalet mol gas från reaktanter till produkter.
Jämviktskonstanter ligger vanligtvis i intervallet från mycket små (10^-50) till mycket stora (10^50) beroende på reaktionen. Ett rimligt K-värde bör vara konsekvent med experimentella observationer av reaktionen. För välstuderade reaktioner kan du jämföra ditt beräknade värde med litteraturvärden.
Nej, jämviktskonstanter kan inte vara negativa. Eftersom K representerar ett förhållande av koncentrationer upphöjda till potenser måste den alltid vara positiv. Ett negativt K skulle bryta mot grundläggande principer inom termodynamik.
För reaktioner som endast involverar kondenserade faser (vätskor och fasta ämnen) har tryck en försumbar effekt på jämviktskonstanten. För reaktioner som involverar gaser påverkar trycket inte jämviktskonstanten Kc (baserat på koncentrationer), men jämviktspositionen kan skifta enligt Le Chateliers princip.
När en reaktion vänds är den nya jämviktskonstanten (K') den reciprokala av den ursprungliga jämviktskonstanten: K' = 1/K. Detta återspeglar att vad som var produkter nu är reaktanter, och vice versa.
Katalysatorer påverkar inte jämviktskonstanten eller jämviktspositionen. De ökar endast hastigheten med vilken jämvikt nås genom att sänka aktiveringsenergin för både framåt- och bakåtreaktioner lika.
1def calculate_equilibrium_constant(reactants, products):
2 """
3 Beräkna jämviktskonstanten för en kemisk reaktion.
4
5 Parametrar:
6 reactants -- lista med tupler (koncentration, koefficient)
7 products -- lista med tupler (koncentration, koefficient)
8
9 Återgår:
10 float -- jämviktskonstanten K
11 """
12 numerator = 1.0
13 denominator = 1.0
14
15 # Beräkna produkt av [Produkter]^koefficienter
16 for concentration, coefficient in products:
17 numerator *= concentration ** coefficient
18
19 # Beräkna produkt av [Reaktanter]^koefficienter
20 for concentration, coefficient in reactants:
21 denominator *= concentration ** coefficient
22
23 # K = [Produkter]^koefficienter / [Reaktanter]^koefficienter
24 return numerator / denominator
25
26# Exempel: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
27reactants = [(0.1, 1), (0.2, 3)] # [(N₂ koncentration, koefficient), (H₂ koncentration, koefficient)]
28products = [(0.3, 2)] # [(NH₃ koncentration, koefficient)]
29
30K = calculate_equilibrium_constant(reactants, products)
31print(f"Jämviktskonstant (K): {K:.4f}")
32
1function calculateEquilibriumConstant(reactants, products) {
2 /**
3 * Beräkna jämviktskonstanten för en kemisk reaktion.
4 *
5 * @param {Array} reactants - Array av [koncentration, koefficient] par
6 * @param {Array} products - Array av [koncentration, koefficient] par
7 * @return {Number} Jämviktskonstanten K
8 */
9 let numerator = 1.0;
10 let denominator = 1.0;
11
12 // Beräkna produkt av [Produkter]^koefficienter
13 for (const [concentration, coefficient] of products) {
14 numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
15 }
16
17 // Beräkna produkt av [Reaktanter]^koefficienter
18 for (const [concentration, coefficient] of reactants) {
19 denominator *= Math.pow(concentration, coefficient);
20 }
21
22 // K = [Produkter]^koefficienter / [Reaktanter]^koefficienter
23 return numerator / denominator;
24}
25
26// Exempel: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
27const reactants = [[0.2, 1], [0.1, 1]]; // [[H₂ koncentration, koefficient], [I₂ koncentration, koefficient]]
28const products = [[0.4, 2]]; // [[HI koncentration, koefficient]]
29
30const K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
31console.log(`Jämviktskonstant (K): ${K.toFixed(4)}`);
32
1' Excel VBA Funktion för Beräkning av Jämviktskonstant
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 ' Beräkna produkt av [Produkter]^koefficienter
11 For i = 1 To productConc.Count
12 numerator = numerator * (productConc(i) ^ productCoef(i))
13 Next i
14
15 ' Beräkna produkt av [Reaktanter]^koefficienter
16 For i = 1 To reactantConc.Count
17 denominator = denominator * (reactantConc(i) ^ reactantCoef(i))
18 Next i
19
20 ' K = [Produkter]^koefficienter / [Reaktanter]^koefficienter
21 EquilibriumConstant = numerator / denominator
22End Function
23
24' Användning i Excel:
25' =EquilibriumConstant(A1:A2, B1:B2, C1, D1)
26' Där A1:A2 innehåller reaktantkoncentrationer, B1:B2 innehåller reaktantkoefficienter,
27' C1 innehåller produktkoncentration och D1 innehåller produktkoefficient
28
1public class EquilibriumConstantCalculator {
2 /**
3 * Beräkna jämviktskonstanten för en kemisk reaktion.
4 *
5 * @param reactants Array av [koncentration, koefficient] par
6 * @param products Array av [koncentration, koefficient] par
7 * @return Jämviktskonstanten K
8 */
9 public static double calculateEquilibriumConstant(double[][] reactants, double[][] products) {
10 double numerator = 1.0;
11 double denominator = 1.0;
12
13 // Beräkna produkt av [Produkter]^koefficienter
14 for (double[] product : products) {
15 double concentration = product[0];
16 double coefficient = product[1];
17 numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
18 }
19
20 // Beräkna produkt av [Reaktanter]^koefficienter
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 = [Produkter]^koefficienter / [Reaktanter]^koefficienter
28 return numerator / denominator;
29 }
30
31 public static void main(String[] args) {
32 // Exempel: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
33 double[][] reactants = {{0.04, 2}}; // {{NO₂ koncentration, koefficient}}
34 double[][] products = {{0.16, 1}}; // {{N₂O₄ koncentration, koefficient}}
35
36 double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
37 System.out.printf("Jämviktskonstant (K): %.4f%n", K);
38 }
39}
40
1#include <iostream>
2#include <vector>
3#include <cmath>
4
5/**
6 * Beräkna jämviktskonstanten för en kemisk reaktion.
7 *
8 * @param reactants Vektor av (koncentration, koefficient) par
9 * @param products Vektor av (koncentration, koefficient) par
10 * @return Jämviktskonstanten 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 // Beräkna produkt av [Produkter]^koefficienter
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 // Beräkna produkt av [Reaktanter]^koefficienter
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 = [Produkter]^koefficienter / [Reaktanter]^koefficienter
34 return numerator / denominator;
35}
36
37int main() {
38 // Exempel: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
39 std::vector<std::pair<double, double>> reactants = {
40 {0.1, 1}, // {N₂ koncentration, koefficient}
41 {0.2, 3} // {H₂ koncentration, koefficient}
42 };
43
44 std::vector<std::pair<double, double>> products = {
45 {0.3, 2} // {NH₃ koncentration, koefficient}
46 };
47
48 double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
49 std::cout << "Jämviktskonstant (K): " << K << std::endl;
50
51 return 0;
52}
53
Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10:e uppl.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12:e uppl.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8:e uppl.). 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 (11:e uppl.). Pearson.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2013). Chemistry (9:e uppl.). Cengage Learning.
Guldberg, C. M., & Waage, P. (1864). "Studier angående Affinitet" (Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania).
Van't Hoff, J. H. (1884). Études de dynamique chimique (Studier i Kemisk Dynamik).
Vår Jämviktskonstant Beräknare gör komplexa kemiska jämviktsberäkningar enkla och tillgängliga. Oavsett om du är student som arbetar med kemiuppgifter, lärare som förbereder lektionsmaterial eller forskare som analyserar reaktionsdynamik, erbjuder vår beräknare exakta resultat omedelbart.
Mata bara in dina koncentrationsvärden och stökiometriska koefficienter, och låt vår beräknare göra resten. Det intuitiva gränssnittet och tydliga resultat gör förståelsen av kemisk jämvikt enklare än någonsin.
Börja använda vår Jämviktskonstant Beräknare nu för att spara tid och få djupare insikter i dina kemiska reaktioner!
Upptäck fler verktyg som kan vara användbara för din arbetsflöde