சமநிலை மாறிலி கணக்கீட்டி (K) - இரசாயன வினைகளுக்கான Kc கணக்கிடுதல்

Q: What is an equilibrium constant and why does it matter?

The equilibrium constant (K) is a number that tells you the ratio of products to reactants when a reversible reaction reaches equilibrium. If K is much greater than 1, your reaction essentially goes to completion—you'll get mostly products. If K is much less than 1, the reaction barely proceeds—you'll have mostly unreacted starting materials. A K near 1 means you'll have significant amounts of both. This single value predicts yields and helps you decide whether a synthetic route is practical.

Q: How does temperature change the equilibrium constant?

Temperature is the only common variable that actually changes K itself. For exothermic reactions (those releasing heat), raising temperature decreases K—think of adding heat as adding a "product," so the system shifts away from products. For endothermic reactions (those absorbing heat), raising temperature increases K. The quantitative relationship is the van 't Hoff equation/Equilibria/Chemical_Equilibria/Temperature_Dependence_of_Equilibrium_Constants), which explains why ammonia synthesis K drops from 10⁸ at 25°C to 10⁻⁵ at 450°C.

Q: Why don't pure solids and liquids appear in K expressions?

Their "concentration" never changes. A chunk of solid iron has the same density whether you have 1 gram or 1 kilogram—it's an intrinsic property. Including it in K would just multiply by a constant, which gets absorbed into the K value itself. This is why heterogeneous equilibria like CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) have K expressions that only include gas concentrations: K = [CO₂].

Q: What's the difference between Kc and Kp?

Kc uses concentrations (mol/L), Kp uses partial pressures (atm or bar). They're related by Kp = Kc(RT)^Δn, where Δn is the change in moles of gas. For N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, Δn = 2 - 4 = -2, so Kp = Kc(RT)⁻². When Δn = 0 (equal moles of gas on both sides), Kp equals Kc numerically.

Q: Can K be negative or zero?

No. K is a ratio of positive concentration values raised to positive powers—mathematically impossible to get negative. K can be extremely small (approaching zero for reactions that barely proceed) but never exactly zero or negative. If you calculate a negative K, you've made an error—check that products are in the numerator and reactants in the denominator.

Q: How do you know if a calculated K value is correct?

Compare it to literature values for the same reaction at the same temperature. The NIST Chemistry WebBook and CRC Handbook of Chemistry and Physics tabulate K values for thousands of reactions. If you're off by more than a factor of 10, recheck your balanced equation, concentration units, and whether you used equilibrium (not initial) concentrations. Remember K is extremely temperature-dependent.

Q: Does pressure affect the equilibrium constant?

No—pressure affects the equilibrium position but not K itself. Increasing pressure shifts gas-phase equilibria toward fewer moles of gas (Le Chatelier's principle), changing the concentrations, but K calculated from those new equilibrium concentrations remains the same. The exception: very high pressures (>100 atm) affect activities in ways that simple concentration-based K expressions don't capture accurately.

வினைப்பொருள் மற்றும் உற்பத்தி செறிவிலிருந்து சமநிலை மாறிலி (K) கணக்கிடுங்கள். மாணவர்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கான இலவச Kc கணக்கீட்டி. சிக்கலான வினைகளுக்கு உடனடி முடிவுகள்.

சமநிலை மாறிலி கணக்கிடுதல்

எதிர்வினைப்பொருட்கள்

எதிர்வினைப்பொருட்களின் எண்ணிக்கை

எதிர்வினைப்பொருள் 1

செறிவு (மோல்/L)

சமன்பாட்டு எண்

உற்பத்திப்பொருட்கள்

உற்பத்திப்பொருட்களின் எண்ணிக்கை

உற்பத்திப்பொருள் 1

செறிவு (மோல்/L)

சமன்பாட்டு எண்

சூத்திரம்

[P1]

[R1]

முடிவு

சமநிலை மாறிலி (K)

1.0000

வினைப் பிம்பம்

R1(1 மோல்/L)

⇌

P1(1 மோல்/L)

சமநிலை மாறிலி (K): K = 1.0000

ஏற்றுகிறது கணக்கிடுதல்...

📚

ஆவணம்

சமநிலை மாறிலி கணக்கீட்டி என்றால் என்ன?

சமநிலை மாறிலி (K) ஒரு மாற்றியமைக்கக்கூடிய வேதிப் பிரதிவினையின் முடிவை அளவிடுகிறது—அந்த நிலையில் முன்னோக்கிய மற்றும் மாற்று பிரதிவினைகள் சமவிகிதத்தில் நடைபெறுகின்றன. ஆய்வகத் தரவுகளுடன் வேலை செய்யும்போது அல்லது வேதிப் பிரச்சினைகளைத் தீர்க்கும்போது, நீங்கள் அளவிடப்பட்ட செறிவுகளிலிருந்து K ஐக் கணக்கிட வேண்டியிருக்கும், இது பல்வேறு மூலக்கூறுகள் மற்றும் தயாரிப்புகள் உள்ள சிக்கலான பிரதிவினைகளில் கடினமாக இருக்கும்.

இந்தக் கணக்கீட்டி கணக்கை தானாகவே செய்கிறது. நீங்கள் உங்கள் சமநிலை செறிவுகள் மற்றும் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் சமன்பாடுகளை உள்ளிடுங்கள், மேலும் அது K ஐ உடனடியாகக் கணக்கிடும்—செறிவுகளை அதன் பெரும மதிப்பிற்கு உயர்த்தவோ அல்லது எந்தத் தொடர்கள் நிரப்பகத்தில் அல்லது கீழ்நிரப்பகத்தில் செல்கின்றன என்பதைக் கவனிக்கவோ தேவையில்லை.

சமநிலை மாறிலிகள் பயனுள்ளவை: K > 1 என்றால் உங்கள் பிரதிவினை தயாரிப்புகளை வலுவாகப் பெருக்குகிறது (அது கிட்டத்தட்ட முடிவடைகிறது), மேலும் K < 1 என்றால் சமநிலையில் மூலக்கூறுகள் மேலோங்குகின்றன. K ஒரு சுற்றளவில் 1 இருந்தால், சமநிலை நிலைப்பட்டவுடன் நீங்கள் மூலக்கூறுகள் மற்றும் தயாரிப்புகளின் குறிப்பிடத்தக்க அளவுகளைக் கண்டறிவீர்கள். இந்த ஒரு எண் உங்களுக்கு அதிக பலன்கள் எதிர்பார்க்கலாமா அல்லது பிரதிவினை நிலைமைகளை மாற்ற வேண்டுமா என்பதைக் கூறுகிறது.

கணக்கீட்டி 5 மூலக்கூறுகள் மற்றும் 5 தயாரிப்புகளுக்கான பிரதிவினைகளை ஆதரிக்கிறது, நீங்கள் உண்மையான ஆய்வகத்தில் சந்திக்கும் செறிவு வரம்பை கையாளுகிறது—மைக்ரோமோலர் தீர்வுகளிலிருந்து (10⁻⁶ M) மிகவும் செறிவுமிக்க அமைப்புகள் வரை (10⁶ M). முடிவுகள் பொருத்தமான சமயங்களில் அறிவியல் குறிப்பீட்டில் காட்டப்படுகின்றன, எல்லை மதிப்புகளைப் படிக்க எளிதாக்குகின்றன.

சமநிலை மாறிலி சூத்திரம் எப்படி வேலை செய்கிறது

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதிப் பிரதிவினைக்கு:

$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

சமநிலை மாறிலி வெளிப்பாடு இப்படி ஆகிறது:

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

இதன் நடைமுறை அர்த்தம்: தயாரிப்புகள் (C மற்றும் D) நumerator-இல், மலர்ச்சிப் பொருட்கள் (A மற்றும் B) denominator-இல் வருகின்றன. ஒவ்வொரு செறிவும் சமன்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் சுருக்கத்தின் அளவுக்கு உயர்த்தப்படுகிறது. அதனால்தான் ஹேபர் செயல்முறையில் (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃) [H₂]³ denominator-இல் இருக்கிறது—சுருக்கம் 3.

நீங்கள் தெரிந்துகொள்ள வேண்டிய முக்கிய விவரங்கள்

அலகுகள் மற்றும் நடவடிக்கைகள் கண்டிப்பாக, K பரிமாண இல்லாதது ஆகவேண்டும் ஏனெனில் இது வெப்ப இயக்கவியல் நடவடிக்கைகளிலிருந்து வருகிறது (திறமிக்க செறிவுகள்). நடைமுறையில், Kc-க்கு mol/L அல்லது Kp-க்கு atm-இல் செறிவுகளைப் பயன்படுத்தும்போது, "standard state" (1 mol/L அல்லது 1 atm) அனைத்தையும் சீரமைக்கிறது. இதனால்தான் K-ஐ அடிக்கடி அலகு இல்லாமல் அறிக்கையிடுகிறீர்கள்.

எதை நீக்கலாம் தூய திண்மங்கள் மற்றும் தூய திரவங்கள் சமநிலை வெளிப்பாட்டில் தோன்றாது. ஏன்? அவற்றின் "செறிவுகள்" அவற்றின் அடர்த்தி மொலர் நிறையால் வகுக்கப்பட்டவை, இவை தரப்பட்ட வெப்பநிலையில் நிலையானவை. அவற்றை சேர்ப்பது K-ஐ மாற்றாது ஏனெனில் அவை மாறிலிகள்.

வெப்பநிலை மிகவும் முக்கியம் ஒவ்வொரு K மதிப்பும் குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் மட்டுமே சரியானது. வெப்பநிலையை 10°C மாற்றினாலும் K கணிசமாக மாறலாம்.

கணிப்பான் வரம்புகள் இந்தக் கருவி நீங்கள் சமச்சீர் தீர்வுகளில் வேலை செய்வதாகக் கருதுகிறது—இது நீர்த்த தீர்வுகளுக்கு நியாயமானது.

சமநிலை மாறிலிகளைக் கணக்கிடுதல்: படிப்படியாக

ஹேபர் செயல்முறையை எடுத்துக்காட்டாகப் பயன்படுத்துவோம்: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

படி 1: வெளிப்பாட்டை அமைக்கவும் தயாரிப்புகள் மேலே, வினைப்பொருள்கள் கீழே: $K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \times [H_2]^3}$

படி 2: அளந்த செறிவுகளை இடுங்கள் [NH₃] = 0.25 M, [N₂] = 0.11 M, மற்றும் [H₂] = 0.03 M ஆக சமநிலையில் அளந்தால்.

படி 3: அwykடுக்கு மதிப்புகளைப் பார்க்கவும்

[NH₃]² = (0.25)² = 0.0625
[H₂]³ = (0.03)³ = 0.000027
[N₂] 0.11 ஆகவே இருக்கும்

படி 4: நumerator மற்றும் denominator பெருக்கவும்

Numerator: 0.0625 (ஒரு பதம் மட்டும்)
Denominator: 0.11 × 0.000027 = 0.00000297

படி 5: வகுக்கவும் $K = \frac{0.0625}{0.00000297} \approx 21,043$

இது உங்களுக்குக் காட்டுவது: 20,000 க்கு மேல் K மதிப்பு அம்மோனியா உருவாக்கம் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக சாதகமாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது. நடைமுறையில், ஹேபர் செயல்முறை அதிக வெப்பநிலைகளில் இயங்குகிறது, அங்கு K மதிப்பு மிகக் குறைவாக (800°C இல் சுமார் 10⁻⁵), சமநிலை மகசூலைக் குறைத்தாலும் வினை வேகத்தைக் கூட்ட. இதனால் தொழிற்சாலைகள் அனுமதிகளையும் அதிக அழுத்தத்தையும் பயன்படுத்துகின்றன - இயங்கும் வெப்பநிலைகளில் சாதகமற்ற சமநிலையைப் பரிகரிக்க.

கணக்கிடுதலைப் பயன்படுத்துதல்

உங்கள் வினைத் சிக்கல் நிலையைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் தொடக்கத்தில் நீங்கள் எத்தனை மாற்றிகள் மற்றும் பொருட்கள் இருக்கின்றன என்பதைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். பெரும்பாலான வினைகளில் ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் 2-3 வகை இருக்கும், ஆனால் கணக்கிடுதல் மிகவும் சிக்கலான அமைப்புகளுக்கு ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் 5 வரை கையாளும்.

உங்கள் தரவைச் சேர்க்கவும் ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் இரண்டு எண்கள் தேவை:

செறிவு mol/L-இல்—சமநிலையில் நீங்கள் அளந்தது (அல்லது வழங்கப்பட்டது)
சமன்பாட்டில் உள்ள மாறிலி—ஒவ்வொரு சூத்திரத்திற்கு முன்பு உள்ள அந்த எண்

பொதுவான தவறு: சமநிலை செறிவுகளைப் பயன்படுத்துவதை உறுதி செய்யுங்கள், தொடக்க செறிவுகளைப் பயன்படுத்தாதீர்கள். நீங்கள் தொடக்க மதிப்புகளைச் சேர்த்தால், நீங்கள் K-ஐ அல்லாமல் வினை விகிதம் Q-ஐக் கணக்கிடுவீர்கள், இது இலக்கிய மதிப்புகளுடன் பொருந்தாது.

உங்கள் முடிவைப் படிக்கவும் K நீங்கள் தட்டச்சு செய்யும்போது நேரடியாகக் கணக்கிடப்படுகிறது. பெரிய மதிப்புகள் (K > 10³) அல்லது சிறிய மதிப்புகள் (K < 10⁻³) தானாகவே அறிவியல் குறிப்பீட்டில் காட்சிப்படுத்தப்படுகின்றன—எனவே நீண்ட இலக்கங்கள் பதிலாக 1.234 × 10⁵.

K பிரதிபலிக்காத சமயத்தில் என்ன செய்ய வேண்டும்:

சமன்பாடு சரியாக சமன் செய்யப்பட்டுள்ளதா என்பதைச் சரிபார்க்கவும்
சமநிலை செறிவுகளைப் பயன்படுத்துவதை உறுதி செய்யுங்கள்
தாப்மானம் உங்கள் மூல ஆதாரத்துடன் பொருந்துகிறதா என்பதைச் சரிபார்க்கவும் (K வெப்பநிலைக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது)
அயனி வினைகளுக்கு, அதிக செறிவுகள் செயல்திறன் மாறிலி பிழைகளை உருவாக்குகின்றன

உண்மை உலக எடுத்துக்காட்டுகள்

எடுத்துக்காட்டு 1: ஹைட்ரஜன் அயோடைடு உருவாக்கம்

வினை: H₂ + I₂ ⇌ 2HI

நீங்கள் 445°C வெப்பநிலையில் மூடிய பாத்திரத்தில் இந்த கிளாசிக் சமநிலையை ஆய்வு செய்கிறீர்கள். சமநிலை அடைந்தபின் பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது:

[H₂] = 0.2 M
[I₂] = 0.1 M
[HI] = 0.4 M

$K = \frac{[HI]^2}{[H_2] \times [I_2]} = \frac{(0.4)^2}{0.2 \times 0.1} = \frac{0.16}{0.02} = 8.0$

K = 8.0 இந்த வெப்பநிலையில் முன் வினை சாதகமாக இருக்கிறது, ஆனால் அதிகமாக இல்லை - இன்னும் மீதமுள்ள மூலக்கூறுகளையும் உற்பத்திப்பொருட்களையும் நீங்கள் அளவிடக்கூடியதாக காண்பீர்கள். இந்த மிதமான K மதிப்பு சமநிலை கொள்கைகளைக் கற்பிக்கப் பயன்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு 2: நைட்ரஜன் டைஆக்சைடு இரட்டைப்படுத்தல்

வினை: 2NO₂ ⇌ N₂O₄

இந்த சமநிலை தெரிகிறது - NO₂ பழுப்பு நிறமாகவும் N₂O₄ வண்ணமற்றதாகவும் இருக்கிறது. அறை வெப்பநிலையில் நீங்கள் அளக்கிறீர்கள்:

[NO₂] = 0.04 M
[N₂O₄] = 0.16 M

$K = \frac{[N_2O_4]}{[NO_2]^2} = \frac{0.16}{(0.04)^2} = \frac{0.16}{0.0016} = 100$

இங்கு நடக்கும் காரியம்: K = 100 இரட்டைப்பிற்கு மிகுந்த விருப்பத்தைக் காட்டுகிறது. பனிக் கலத்தில் குளிர்விக்கும்போது, K அதிகரிப்பதால் பழுப்பு நிறம் குறைகிறது (இரட்டைப்பு வெப்பம் வெளியேற்றுவது). வெப்பப்படுத்தினால் பழுப்பு நிறம் தீவிரமாகிறது கடந்தபடி K குறைகிறது.

எடுத்துக்காட்டு 3: ஹேபர் செயல்முறை (தொழிற்சாலை அளவில்)

வினை: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

குறிப்பிட்ட ஆய்வகக் கட்டுப்பாடுகளின் கீழ் மிதமான வெப்பநிலையில்:

[N₂] = 0.1 M
[H₂] = 0.2 M
[NH₃] = 0.3 M

$K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \times [H_2]^3} = \frac{(0.3)^2}{0.1 \times (0.2)^3} = \frac{0.09}{0.0008} = 112.5$

இந்த நியாயமான K மதிப்பு நல்ல அம்மோனியா மகசூலைக் காட்டுகிறது. ஆனால் தொழிற்சாலை சவாலாக, 400-500°C வெப்பநிலையில் K 10⁻⁵ வரை குறைகிறது. ஆலைகள் 200 atm வரை அழுத்தத்தையும் இரும்பு அமைப்பு அமைப்பாளிகளையும் பயன்படுத்தி இதை ஈடுசெய்கின்றன, இது வெப்ப இயக்கவியல் (K) மற்றும் இயக்கவியல் (வினை வேகம்) உண்மை நிகழ்வுகளில் இணக்கங்கள் தேவைப்படுவதைக் காட்டுகிறது.

சமநிலை மாறிலிகள் முக்கிய இடம்

வினை திசையை முன்கணிப்பது

நீங்கள் சமநிலையில் இல்லாத வேதிப் பொருட்களை கலக்கும்போது, வினை எந்த திசையில் நகரும் என்பதை எப்படி அறிவீர்கள்? தற்போதைய (சமநிலையற்ற) செறிவுகளைப் பயன்படுத்தி Q வினை மாறிலியைக் கணக்கிடுங்கள் (K மாறிலிக்கு சமம்). Q < K எனில், வினை தயாரிப்புகள் நோக்கி முன்னோக்கி நகரும். Q > K எனில், வினை மீள்வினைப் பொருட்கள் நோக்கி மாறும். இது தொழிற்சாலை அளவில் வினைகளை அளவிடுவதில் மிகவும் பயனுள்ளதாகும்.

தொழில்துறை செயல்முறை மேம்பாடு

உரங்கள் தயாரிக்கும் தொழிற்சாலைகளில் வேதிப் பொறியாளர்கள் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் அ触媒 தேர்வுகளை K மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தி சமப்படுத்துகின்றனர். ஹேபர்-பொஷ் செயல்முறை இதற்கு சிறந்த உதாரணம்: K அம்மோனியாவை குறைந்த வெப்பநிலையில் சாதகமாக்குகிறது, ஆனால் வினைகள் மிகவும் மெதுவாக நடைபெறுகின்றன. தீர்வு? வேகத்திற்காக வெப்பமாக (400-500°C) இயக்கி, பின் K மாறிலி பாதகமாக இருந்தாலும் 150-300 atm அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி தயாரிப்புகள் நோக்கி சமநிலையைத் தள்ளுங்கள். இந்த சமநிலை வழிகாட்டிய மேம்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி ஆண்டுக்கு உலகளாவிய அம்மோனியா உற்பத்தி 150 மில்லியன் டன்னை தாண்டுகிறது.

மருந்து வடிவமைப்பு மற்றும் மருந்தியல்

மருந்து வேதியியலாளர்கள் மருந்துகளை வடிவமைக்கும்போது, அவர்கள் சாரமாக சமநிலை மாறிலிகளை சீரமைக்கின்றனர். ஒரு மருந்து-ஏற்பி பிணைப்பு Kd (பிரிப்பு மாறிலி) மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது - பிணைப்பு வினைக்கான 1/K. இலக்கு Kd மதிப்புகள் பொதுவாக நேனோமோலார் (வலுவான, நீண்ட கால பிணைப்பு) முதல் மைக்ரோமோலார் (மெலிதான, குறுகிய செயல்) வரை இருக்கும். ஆஸ்பிரின் COX-1 க்கான Kd சுமார் 200 nM, இது அதன் நீண்ட நாள் தடுப்பு வீக்கம் நீக்கும் தன்மையை விளக்குகிறது.

சுற்றுச்சூழல் நிலை மாதிரியாக்கம்

அந்த கசிந்த பூச்சிக்கொல்லி எங்கே முடிவடைகிறது - நிலத்தடி நீரில் கரைந்து, மண்ணில் ஒட்டிக்கொண்டு, அல்லது காற்றில் ஆவியாகி? பகுப்பு மாறிலிகள் (அடிப்படையில் கட்டங்கள் இடையேயான சமநிலை மாறிலிகள்) இதை கணிக்கின்றன. ஆக்டனால்-நீர் பகுப்பு மாறிலி (Kow) ஒரு மாசுப்பொருள் கொழுப்பு திசுக்களில் சேமிக்கப்படுமா அல்லது நீர்மைய அமைப்புகளில் கழுவப்படுமா என்பதைக் கூறுகிறது. DDT இன் log Kow 6.9 பயன்படுத்தப்பட்ட பல தசாப்தங்கள் கழித்தும் சுற்றுச்சூழலில் தொடர்ந்து நிலைத்திருப்பதற்கான காரணத்தை விளக்குகிறது.

உயிரியல் வேதியியல் மற்றும் மெட்டபாலிசம்

உங்கள் உடலில் ஒவ்வொரு நொதி-தூண்டப்பட்ட வினைக்கும் ஒரு தனிப்பட்ட K உண்டு. ஹெக்சோகைனேஸ் இன் K குளுகோஸ் பாஸ்போரிலேஷனுக்கு சுமார் 400 - இதன் பொருள் வினை வலுவாக குளுகோஸ்-6-பாஸ்பேட் உருவாக்கத்தை சாதகமாக்குகிறது, இது அத்தியாவசியமாகும் ஏனெனில் இந்தப் பொருள் செல்லிலிருந்து தப்ப முடியாது. மெட்டபாலிக் பாதை பகுப்பாய்வு இந்த சமநிலை மாறிலிகளை நம்பி வேகம் குறைக்கும் கட்டங்கள் மற்றும் ஒழுங்குபடுத்தும் புள்ளிகளை அடையாளம் காண்கிறது.

தொடர்புடைய சமநிலை கருத்துகள்

கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல்: வெப்ப இயக்கவியல் அடிப்படை

K தனிமையில் இல்லை—வெப்ப இயக்கவியல் இயக்கு சக்தியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது:

$\Delta G° = -RT\ln K$

இதன் பொருள்: K > 1 (தயாரிப்புகள் சாதகமாக), பின் ΔG° எதிர்மறை (வெப்ப இயக்கவியல் தன்னிச்சையாக). K < 1, ΔG° நேர்மறை (எழுதப்பட்ட வகையில் தன்னிச்சையல்லாத). இந்த தொடர்பு, புள்ளிவிவர வெப்ப இயக்கவியலிலிருந்து வருகிறது, இது உங்களுக்கு கலோரிமெட்ரி தரவிலிருந்து K ஐ கணிக்க அல்லது மாறாக அனுமதிக்கிறது.

வினை விகிதம் (Q)

Q K உடன் அதே கணித வடிவத்தைப் பயன்படுத்துகிறது ஆனால் தற்போதைய செறிவுகளுடன் சமநிலை மதிப்புகளுக்கு பதிலாக. இது உங்கள் நோய்க்கண்டறிதல் கருவி: தற்போதைய செறிவுகளை அளவிடுங்கள், Q ஐ கணக்கிடுங்கள், மேலும் K உடன் ஒப்பிடுங்கள். அமைப்பு Q ஐ K க்கு சமமாக்கும். ஆய்வக தொழில்நுட்ப வல்லுநர்கள் வருவிப்புகள் பொருந்தாத காரணங்களை கண்டறிய இதைத் தொடர்ந்து பயன்படுத்துகிறார்கள்.

சிறப்பு சமநிலை மாறிலிகள்

வேதிப் பாடப்புத்தகங்கள் K குறிப்பிடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன:

Kc: செறிவு அடிப்படையிலான (இந்தக் கணிப்பான் பயன்படுத்துவது)
Kp: வாயுக்கள் அழுத்த அடிப்படையிலான, Kp = Kc(RT)^Δn மூலம் தொடர்பு
Ka/Kb: அமில-காரத் தகர்வு—அசிட்டிக் அமிலம் போன்ற மெலிதான அமிலங்களுக்கு Ka (1.8 × 10⁻⁵), மெலிதான காரங்களுக்கு Kb
Ksp: கரைதிறன் தயாரிப்புகள்—AgCl (Ksp = 1.8 × 10⁻¹⁰) ஏன் கிட்டத்தட்ட கரையவில்லை மற்றும் NaCl (Ksp ≈ 37) மிகவும் கரைகிறது என்பதை விளக்குகிறது
Kd: உயிரி வேதியியல் தகர்வு மாறிலிகள் புரதம்-லிகேண்ட் பிணைப்பிற்கு

இவை வெவ்வேறு நிகழ்வுகள் அல்ல—அவை அனைத்தும் குறிப்பிட்ட அமைப்புகளுக்கு ஒரே சமநிலை கொள்கையின் பயன்பாடுகள்.

நாங்கள் இதை எப்படி கண்டறிந்தோம்: ஒரு சுருக்கமான வரலாறு

சமநிலை மாறிலி தத்துவத்திலிருந்து முழுமையாக வெளிப்பட்டதல்ல - இது ஒரு நூற்றாண்டுக்கு மேல் வேதிய கண்டுபிடிப்பாளர்களின் வேலையாகும்.

1803: பெர்தொலெட்டின் எகிப்திய உப்பு ஏரிகள் பிரெஞ்சு வேதியியலாளர் Claude Louis Berthollet எகிப்திய உப்பு வளங்களில் ஏதோ வித்தியாசமானதைக் கவனித்தார்: சோடியம் கார்பனேட் சோடியம் குளோரைடு மற்றும் கால்சியம் கார்பனேட்டிலிருந்து உருவாகியது, அவரது பாரிஸ் ஆய்வகத்தில் நடப்பதற்கு மாறாக. வினைகள் செறிவுகளைப் பொறுத்து இரண்டு திசைகளிலும் நடக்கலாம் என்பதை அவர் உணர்ந்தார், இது வினைகள் எப்பொழுதும் முடிவுக்கு வரும் என்ற பரவலான கருத்தை மீறியது.

1864: மாச்சு செயல் சட்டம் நார்வே அறிஞர்கள் கல்டெர்க் மற்றும் வாகே பெர்தொலெட்டின் கண்டுபிடிப்பை கணிதமாக்கினர். அவர்களின் மாச்சு செயல் சட்டம் வினை வேகங்கள் செறிவுகளின் பெருக்கலில் சார்ந்திருக்கும் மற்றும் சமன்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டிலிருந்து அwykளின் மேல் இருக்கும் என்று கூறியது. இது நேரடியாக இன்று நாம் பயன்படுத்தும் சமநிலை மாறிலி வெளிப்பாட்டிற்கு வழிவகுத்தது.

1884: வான் 't ஹாஃப் சமநிலையை வெப்ப இயக்கவியலுடன் இணைக்கிறார் டச்சு வேதியியலாளர் ஜாக்கோபஸ் வான் 't ஹாஃப் K இன் வெப்ப சார்பு (வான் 't ஹாஃப் சமன்பாடு) ஐ வருவித்தார் மற்றும் சமநிலை மாறிலிகளை வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகளுடன் இணைத்தார். இந்த வேலை அவருக்கு 1901 ஆம் ஆண்டு முதல் வேதிய நோபல் பரிசை பெற்றுத்தந்தது.

நவீன காலம்: குவாண்டம் கணக்கீடுகள் இன்றைய கணிப்பொறி வேதியியலாளர்கள் முதல் கோட்பாடுகளிலிருந்து குவாண்டம் இயக்கவியல் பயன்படுத்தி K மதிப்புகளை கணிக்க முடியும், ஆனால் பரிசோதனை அளவீடு இன்னும் துல்லியத்திற்கான தரநிலை. அடர்த்தி செயல்பாட்டு கோட்பாடு பல வினைகளுக்கு K மதிப்புகளை ஒரு தசம இடத்திற்குள் மதிப்பிட முடியும்.

Frequently Asked Questions

What is an equilibrium constant and why does it matter?

The equilibrium constant (K) is a number that tells you the ratio of products to reactants when a reversible reaction reaches equilibrium. If K is much greater than 1, your reaction essentially goes to completion—you'll get mostly products. If K is much less than 1, the reaction barely proceeds—you'll have mostly unreacted starting materials. A K near 1 means you'll have significant amounts of both. This single value predicts yields and helps you decide whether a synthetic route is practical.

How does temperature change the equilibrium constant?

Temperature is the only common variable that actually changes K itself. For exothermic reactions (those releasing heat), raising temperature decreases K—think of adding heat as adding a "product," so the system shifts away from products. For endothermic reactions (those absorbing heat), raising temperature increases K. The quantitative relationship is the van 't Hoff equation, which explains why ammonia synthesis K drops from 10⁸ at 25°C to 10⁻⁵ at 450°C.

Why don't pure solids and liquids appear in K expressions?

Their "concentration" never changes. A chunk of solid iron has the same density whether you have 1 gram or 1 kilogram—it's an intrinsic property. Including it in K would just multiply by a constant, which gets absorbed into the K value itself. This is why heterogeneous equilibria like CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) have K expressions that only include gas concentrations: K = [CO₂].

What's the difference between Kc and Kp?

Kc uses concentrations (mol/L), Kp uses partial pressures (atm or bar). They're related by Kp = Kc(RT)^Δn, where Δn is the change in moles of gas. For N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, Δn = 2 - 4 = -2, so Kp = Kc(RT)⁻². When Δn = 0 (equal moles of gas on both sides), Kp equals Kc numerically.

Can K be negative or zero?

No. K is a ratio of positive concentration values raised to positive powers—mathematically impossible to get negative. K can be extremely small (approaching zero for reactions that barely proceed) but never exactly zero or negative. If you calculate a negative K, you've made an error—check that products are in the numerator and reactants in the denominator.

How do you know if a calculated K value is correct?

Compare it to literature values for the same reaction at the same temperature. The NIST Chemistry WebBook and CRC Handbook of Chemistry and Physics tabulate K values for thousands of reactions. If you're off by more than a factor of 10, recheck your balanced equation, concentration units, and whether you used equilibrium (not initial) concentrations. Remember K is extremely temperature-dependent.

Does pressure affect the equilibrium constant?

No—pressure affects the equilibrium position but not K itself. Increasing pressure shifts gas-phase equilibria toward fewer moles of gas (Le Chatelier's principle), changing the concentrations, but K calculated from those new equilibrium concentrations remains the same. The exception: very high pressures (>100 atm) affect activities in ways that simple concentration-based K expressions don't capture accurately.

What happens to K when you reverse a reaction?

K for the reverse reaction is the reciprocal: Kreverse = 1/Kforward. If the forward reaction has K = 100 (strongly favors products), the reverse has K = 0.01 (strongly favors reactants, which are the original products). This makes sense—a reaction that goes readily one way doesn't go readily in reverse.

Do catalysts change the equilibrium constant?

No. Catalysts speed up how fast you reach equilibrium but don't change where that equilibrium lies. They lower activation energy equally for forward and reverse reactions, so the ratio of forward to reverse rates (which determines K) stays constant. This is why catalysts improve yield only when equilibrium is already favorable—they can't make a thermodynamically unfavorable reaction (K << 1) suddenly work.

சமநிலை மாறிலிகளைக் கணக்கிடுவதற்கான கோட் எடுத்துக்காட்டுகள்

Python

1def calculate_equilibrium_constant(reactants, products):
2    """
3    ஒரு வேதிப் பிரதிக்கிரியைக்கான சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுங்கள்.
4    
5    அளவுருக்கள்:
6    reactants -- செறிவுகளின் பட்டியல் (செறிவு, சமன்பாட்டு எண்)
7    products -- செறிவுகளின் பட்டியல் (செறிவு, சமன்பாட்டு எண்)
8    
9    வருகை:
10    float -- சமநிலை மாறிலி K
11    """
12    numerator = 1.0
13    denominator = 1.0
14    
15    # [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
16    for concentration, coefficient in products:
17        numerator *= concentration ** coefficient
18    
19    # [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
20    for concentration, coefficient in reactants:
21        denominator *= concentration ** coefficient
22    
23    # K = [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் / [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள்
24    return numerator / denominator
25
26# எடுத்துக்காட்டு: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
27reactants = [(0.1, 1), (0.2, 3)]  # [(N₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்), (H₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்)]
28products = [(0.3, 2)]  # [(NH₃ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்)]
29
30K = calculate_equilibrium_constant(reactants, products)
31print(f"சமநிலை மாறிலி (K): {K:.4f}")
32

JavaScript

1function calculateEquilibriumConstant(reactants, products) {
2  /**
3   * ஒரு வேதிப் பிரதிக்கிரியைக்கான சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுங்கள்.
4   * 
5   * @param {Array} reactants - [செறிவு, சமன்பாட்டு எண்] தொகுப்புகளின் வரிசை
6   * @param {Array} products - [செறிவு, சமன்பாட்டு எண்] தொகுப்புகளின் வரிசை
7   * @return {Number} சமநிலை மாறிலி K
8   */
9  let numerator = 1.0;
10  let denominator = 1.0;
11  
12  // [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
13  for (const [concentration, coefficient] of products) {
14    numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
15  }
16  
17  // [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
18  for (const [concentration, coefficient] of reactants) {
19    denominator *= Math.pow(concentration, coefficient);
20  }
21  
22  // K = [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் / [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள்
23  return numerator / denominator;
24}
25
26// எடுத்துக்காட்டு: H₂ + I₂ ⇌ 2HI
27const reactants = [[0.2, 1], [0.1, 1]]; // [[H₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்], [I₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்]]
28const products = [[0.4, 2]]; // [[HI செறிவு, சமன்பாட்டு எண்]]
29
30const K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
31console.log(`சமநிலை மாறிலி (K): ${K.toFixed(4)}`);
32

Excel

1' சமநிலை மாறிலி கணக்கீட்டிற்கான Excel VBA செயல்பாடு
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    ' [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
11    For i = 1 To productConc.Count
12        numerator = numerator * (productConc(i) ^ productCoef(i))
13    Next i
14    
15    ' [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
16    For i = 1 To reactantConc.Count
17        denominator = denominator * (reactantConc(i) ^ reactantCoef(i))
18    Next i
19    
20    ' K = [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் / [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள்
21    EquilibriumConstant = numerator / denominator
22End Function
23
24' Excel இல் பயன்பாடு:
25' =EquilibriumConstant(A1:A2, B1:B2, C1, D1)
26' A1:A2 மலர்ச்சிப்பொருட்கள் செறிவுகளை, B1:B2 மலர்ச்சிப்பொருட்கள் சமன்பாட்டு எண்களை,
27' C1 தயாரிப்பு செறிவை, D1 தயாரிப்பு சமன்பாட்டு எண்ணை கொண்டிருக்கும்
28

Java

1public class EquilibriumConstantCalculator {
2    /**
3     * ஒரு வேதிப் பிரதிக்கிரியைக்கான சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுங்கள்.
4     * 
5     * @param reactants [செறிவு, சமன்பாட்டு எண்] தொகுப்புகளின் வரிசை
6     * @param products [செறிவு, சமன்பாட்டு எண்] தொகுப்புகளின் வரிசை
7     * @return சமநிலை மாறிலி K
8     */
9    public static double calculateEquilibriumConstant(double[][] reactants, double[][] products) {
10        double numerator = 1.0;
11        double denominator = 1.0;
12        
13        // [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
14        for (double[] product : products) {
15            double concentration = product[0];
16            double coefficient = product[1];
17            numerator *= Math.pow(concentration, coefficient);
18        }
19        
20        // [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
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 = [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் / [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள்
28        return numerator / denominator;
29    }
30    
31    public static void main(String[] args) {
32        // எடுத்துக்காட்டு: 2NO₂ ⇌ N₂O₄
33        double[][] reactants = {{0.04, 2}}; // {{NO₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்}}
34        double[][] products = {{0.16, 1}}; // {{N₂O₄ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்}}
35        
36        double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
37        System.out.printf("சமநிலை மாறிலி (K): %.4f%n", K);
38    }
39}
40

C++

1#include <iostream>
2#include <vector>
3#include <cmath>
4
5/**
6 * ஒரு வேதிப் பிரதிக்கிரியைக்கான சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுங்கள்.
7 * 
8 * @param reactants (செறிவு, சமன்பாட்டு எண்) தொகுப்புகளின் வரிசை
9 * @param products (செறிவு, சமன்பாட்டு எண்) தொகுப்புகளின் வரிசை
10 * @return சமநிலை மாறிலி 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    // [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
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    // [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுங்கள்
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 = [தயாரிப்புகள்]^சமன்பாட்டு எண்கள் / [மலர்ச்சிப்பொருட்கள்]^சமன்பாட்டு எண்கள்
34    return numerator / denominator;
35}
36
37int main() {
38    // எடுத்துக்காட்டு: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
39    std::vector<std::pair<double, double>> reactants = {
40        {0.1, 1}, // {N₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்}
41        {0.2, 3}  // {H₂ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்}
42    };
43    
44    std::vector<std::pair<double, double>> products = {
45        {0.3, 2}  // {NH₃ செறிவு, சமன்பாட்டு எண்}
46    };
47    
48    double K = calculateEquilibriumConstant(reactants, products);
49    std::cout << "சமநிலை மாறிலி (K): " << K << std::endl;
50    
51    return 0;
52}
53

மேற்கோள்கள்

அட்கின்ஸ், பி. டபிள்யூ., & டி பாவுலா, ஜே. (2014). அட்கின்ஸ் இயற்பியல் வேதியியல் (10வது பதிப்பு). ஆக்ஸ்போர்டு பல்கலைக்கழக வெளியீடு.
சாங்க், ஆர்., & கோல்ட்ஸ்பை, கே. ஏ. (2015). வேதியியல் (12வது பதிப்பு). மெக்கிரா-ஹில் கல்வி.
சில்பர்பெர்க், எம்.எஸ்., & அமடீஸ், பி. (2018). வேதியியல்: பொருளின் மற்றும் மாற்றத்தின் மூலக்கூறு தன்மை (8வது பதிப்பு). மெக்கிரா-ஹில் கல்வி.
லைட்லர், கே. ஜே., & மெய்சர், ஜே. எச். (1982). இயற்பியல் வேதியியல். பெஞ்சமின்/கம்மிங்ஸ் வெளியீடு.
பெட்ரூசி, ஆர்.எச்., ஹெரிங், எஃப்.ஜி., மடுரா, ஜே.டி., & பிஸ்சோனெட்டி, சி. (2016). பொதுவான வேதியியல்: கோட்பாடுகள் மற்றும் நவீன பயன்பாடுகள் (11வது பதிப்பு). பியர்சன்.
சுமடாஹ்ல், எஸ்.எஸ்., & சுமடாஹ்ல், எஸ்.ஏ. (2013). வேதியியல் (9வது பதிப்பு). சென்கேஜ் கற்றல்.
கல்ட்பெர்க், சி.எம்., & வாகே, பி. (1864). "பாசத்தைப் பற்றிய ஆய்வுகள்" (கிறிஸ்டியானியாவில் அறிவியல் சங்கக் கூட்டம்).
வாண்ட் ஹாஃப், ஜே.எச். (1884). வேதிய இயக்கவியல் ஆய்வுகள்.

சமநிலை மாறிலிகளைக் கணக்கிடத் தொடங்குங்கள்

கால்குலேட்டரில் அடிப்பட்ட மடங்கு மற்றும் செறிவு விகிதங்கள் மீது தவிக்காதீர்கள். உங்கள் சமநிலை செறிவுகளையும் ஸ்டோகியோமெட்ரிக் சமன்பாடுகளையும் உள்ளிடுங்கள், மேலும் உடனடியாக துல்லிய K மதிப்புகளைப் பெறுங்கள் - நீங்கள் வீட்டுப் பாடத்தின் பதில்களைச் சரிபார்க்கிறீர்களா, ஒரு தொகுப்பு வழியைத் தடம் பிடிக்கிறீர்களா அல்லது சோதனை தரவுகளை பகுப்பாய்வு செய்கிறீர்களா.

கால்குலேட்டர் எளிய 2-வகை சமநிலைகளிலிருந்து பல்வேறு எதிர்வினைப் பொருட்கள் மற்றும் தயாரிப்புகளுடன் சிக்கலான வினைகள் வரை அனைத்தையும் கையாளுகிறது. நீங்கள் தட்டச்சு செய்யும் அதே நேரத்தில் முடிவுகள் நேரடியாகத் தோன்றுகின்றன, மிகக் கூடிய மதிப்புகளுக்கு தானாக அறிவியல் குறிப்பீடு. எந்தவொரு நிறுவலும் இல்லை, பதிவும் இல்லை - நீங்கள் தேவைப்படும் சமநிலை கணக்கீடுகள் மட்டும்.