在理想氣體的 Kc 與 Kp 之間轉換
Kp 計算機可將濃度形式的平衡常數轉換為壓力形式的常數,或執行反向轉換。請輸入已知的正常數、反應溫度以及氣態物種的 Δn。此頁面會在需要時將攝氏溫度轉換為克氏溫度,並先顯示 RT 因子再套用 Kp = Kc(RT)^Δn,讓所使用的慣例清楚可見,而不是隱藏在單位選擇器中。
此關係式用於理想氣體近似下的氣相平衡練習。它不會從組成計算 K,也不會從未平衡的方程式決定 Δn。計算時,請計算產物側氣態化學計量係數的總和,再減去反應物側的氣態化學計量係數總和。即使同一平衡反應中出現水溶液物種、固體或液體,也不要將它們納入 Δn。
理解 Δn 與 RT 指數
對於 aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g),Δn = (c + d) − (a + b)。正的 Δn 會將 Kc 乘以 RT 的正次方,負的 Δn 則除以該次方,而 Δn = 0 在本課堂慣例下使 Kp 在數值上等於 Kc。反向轉換是除以相同的因子,而不是憑直覺改變正負號。
所採用的氣體常數為 0.082057366 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹,並搭配常用的壓力/濃度轉換式。溫度必須以克氏溫標表示且為正值。由於現代熱力學的 K 值是無因次的活性比,數值轉換也假設標準狀態相互相容;若是直接從不同慣例複製具有因次的經驗常數,即使運算能進行,公式也可能失去意義。
跟著做一次 Kp 轉換範例
對於 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g),Δn = 2 − 4 = −2。若 Kc = 0.50(450 K),則 RT 約為 36.9258 L·atm/mol,Kp = 0.50 × (36.9258)⁻²,約為 0.0003669。在這個特定的慣例與溫度下,負的指數正是 Kp 小於 Kc 的主要原因。
反向檢核從顯示的 Kp 出發,除以 (RT)⁻²,也就是等於乘以 (RT)²,應可在顯示位數的捨入範圍內還原回原本的 Kc。若 Δn 為零,則兩個方向的轉換應得到相同的數值;若結果出現非預期變化,請重新計算氣態係數,並確認沒有將攝氏溫度直接當作絕對溫度使用。
分別檢核反應方向與標準狀態
Kp 與 Kc 描述的是同一個平衡,只是使用的活性近似方式不同。任何一個值本身都無法預測反應速率。以壓力表示的反應商必須與 Kp 比較,而以濃度表示的反應商則必須與 Kc 在對應條件下比較。即使每個數字在各自的基準下計算正確,將 Qp 與 Kc 混用,仍可能得到錯誤的方向判斷。
改變溫度通常會改變平衡常數本身,而不僅僅是代數上的 RT 轉換。本頁只在已知常數所對應的溫度下做 K 形式之間的轉換,並不預測 K 在不同溫度之間如何變化。這個獨立問題需要反應焓等熱力學資料,以及在該溫度區間中具合理依據的 van ’t Hoff 處理。
理想氣體限制、單位與隱私
真實氣體可能需要逸度係數,凝聚相或溶液則需要適當的活性值。標準狀態的定義、壓力單位、濃度單位以及平衡方程式,都必須與所引用的常數一起保留。若是涉及研究、製程設計、高壓系統,或任何理想氣體課堂轉換不足以承擔的決策,請使用熱力學教科書、經驗證的性質資料庫或第一手資料來源。
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