حساب Kc

خطوات الاستخدام

الخطوة 1: فهم مفهوم ثابت الاتزان Kc. ثابت الاتزان (Kc) هو قيمة عددية تعبر عن نسبة تركيز النواتج إلى المتفاعلات عند حالة الاتزان الكيميائي، مرفوعة إلى أس معاملاتها في المعادلة الكيميائية الموزونة. ينص قانون فعل الكتلة على أنه بالنسبة للتفاعل العام aA + bB ⇌ cC + dD، يكون Kc = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b). لذا، يجب عليك أولاً تحديد معاملات المواد في التفاعل وحساب تراكيزها عند الاتزان.

الخطوة 2: حساب قيمة p (النواتج). تمثل p حاصل ضرب تراكيز النواتج مرفوعة إلى أس معاملاتها. على سبيل المثال، إذا كان التفاعل N2 + 3H2 ⇌ 2NH3، فإن p = [NH3]^2. أدخل هذه القيمة المحسوبة في حقل 'p' في الآلة الحاسبة.

الخطوة 3: حساب قيمة r (المتفاعلات). تمثل r حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات مرفوعة إلى أس معاملاتها. لنفس المثال، r = [N2] * [H2]^3. أدخل هذه القيمة في حقل 'r'.

الأسئلة الشائعة

ثابت الاتزان (Kc) هو قيمة عددية تعبر عن مدى تقدم التفاعل الكيميائي عند الوصول إلى حالة الاتزان. يُستخدم للتنبؤ باتجاه التفاعل وكمية النواتج النهائية. قانون فعل الكتلة ينص على أن Kc = (تركيزات النواتج مرفوعة لأس معاملاتها) / (تركيزات المتفاعلات مرفوعة لأس معاملاتها). كلما زادت قيمة Kc، زاد ميل التفاعل إلى إنتاج النواتج. على سبيل المثال، في تفاعل تكوين الأمونيا (N2 + 3H2 ⇌ 2NH3)، إذا كانت Kc كبيرة (مثل 10^5)، فهذا يعني أن التفاعل الأمامي مفضل جداً. أما إذا كانت Kc صغيرة جداً (مثل 10^-5)، فالمتفاعلات هي السائدة. من المهم أن نفهم أن Kc تعتمد على درجة الحرارة فقط، وليس على التراكيز الأولية أو وجود محفز. لذلك، يمكن استخدام Kc لحساب التركيزات عند الاتزان إذا كانت معروفة. كما أن Kc يساعد في تحديد ما إذا كان النظام في حالة اتزان أم لا، وذلك بمقارنة حاصل التفاعل (Q) مع Kc.

قيمة Kc تتغير بتغير درجة الحرارة، لأن التفاعلات الكيميائية تمتص أو تطلق حرارة. وفقاً لمبدأ لوشاتيلييه، إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة (ΔH > 0)، فإن رفع درجة الحرارة يزيد من قيمة Kc، لأن النظام يفضل الاتجاه الذي يمتص الحرارة (الاتجاه الأمامي). أما إذا كان التفاعل طارداً للحرارة (ΔH < 0)، فإن رفع درجة الحرارة يقلل من Kc. على سبيل المثال، تفاعل N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 هو طارد للحرارة، لذا عند زيادة درجة الحرارة تنخفض Kc وينخفض إنتاج الأمونيا. لذلك، في الصناعة، يُجرى التفاعل عند درجات حرارة منخفضة نسبياً (400-500 درجة مئوية) لزيادة إنتاجية الأمونيا، مع استخدام محفز لتسريع الوصول إلى الاتزان. من الخطأ الاعتقاد أن Kc ثابت لجميع درجات الحرارة، بل يجب تحديد درجة الحرارة عند قياس Kc. يمكن حساب Kc عند درجات حرارة مختلفة باستخدام معادلة فانت هوف: d(lnK)/dT = ΔH/(RT^2).

Kc هو ثابت الاتزان معبراً عنه بالتركيزات المولارية (M) للمواد في المحلول أو الغازات. أما Kp فهو ثابت الاتزان معبراً عنه بالضغوط الجزئية (atm أو bar) للغازات. بالنسبة للتفاعلات الغازية، يمكن التحويل بينهما باستخدام العلاقة: Kp = Kc (RT)^(Δn)، حيث R هو ثابت الغازات (0.0821 L·atm/mol·K)، T هي درجة الحرارة بالكلفن، وΔn = (مجموع معاملات النواتج الغازية) - (مجموع معاملات المتفاعلات الغازية). إذا كان Δn = 0، فإن Kp = Kc. مثال: في تفاعل 2HI ⇌ H2 + I2، Δn = (1+1) - 2 = 0، لذا Kp = Kc. أما في تفاعل N2 + 3H2 ⇌ 2NH3، Δn = 2 - 4 = -2، فإذا كانت درجة الحرارة 400 K، وكان Kc = 0.5، فإن Kp = 0.5 * (0.0821*400)^(-2). من المهم استخدام الوحدات المناسبة. الآلة الحاسبة هنا تحسب Kc مباشرة باستخدام التركيزات، لذا يجب استخدامها عند توفر التركيزات.

لا، لا يمكن أن تكون Kc صفراً أو سالبة. Kc هي نسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج إلى المتفاعلات عند الاتزان، والتراكيز دائماً أعداد موجبة (أو صفر إذا لم توجد المادة)، لذا فإن Kc تكون موجبة دائماً. إذا كانت Kc = 0، فهذا يعني عدم وجود أي نواتج عند الاتزان، وهو مستحيل عملياً لأن التفاعلات العكسية تؤدي إلى وجود كميات ضئيلة من النواتج. أما القيم السالبة فليس لها معنى في هذا السياق. من المهم أيضاً ملاحظة أن Kc يمكن أن تكون كبيرة جداً (تصل إلى 10^10) أو صغيرة جداً (تصل إلى 10^-10)، ولكنها دائماً موجبة. إذا حصلت على قيمة سالبة من الحسابات، فذلك يعني خطأ في إدخال البيانات أو في فهم قانون فعل الكتلة.

حساب Kc

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1مثال 1: تفاعل تحلل يوديد الهيدروجين. التفاعل: 2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g). عند درجة حرارة معينة، تم قياس التراكيز الاتزانية: [HI] = 0.5 M، [H2] = 0.1 M، [I2] = 0.1 M. احسب Kc.

2مثال 2: تخليق الأمونيا. التفاعل: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g). عند الاتزان، كانت التراكيز: [N2] = 0.2 M، [H2] = 0.3 M، [NH3] = 0.4 M. احسب Kc.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة