خطوات الاستخدام
الخطوة 1: فهم العلاقة بين Kp و Kc. Kp هو ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية، بينما Kc هو ثابت الاتزان بدلالة التركيزات المولية. العلاقة بينهما هي: Kp = Kc (RT)^(Δn)، حيث R هو ثابت الغاز العام (0.0821 L·atm/mol·K)، T هي درجة الحرارة بالكلفن، وΔn هو التغير في عدد مولات الغاز (مولات النواتج الغازية - مولات المتفاعلات الغازية). هذه المعادلة تستخدم لتحويل Kc إلى Kp أو العكس.
الخطوة 2: التأكد من إدخال درجة الحرارة بالكلفن. إذا كانت درجة الحرارة مدخلة بالدرجة المئوية، قم بتحويلها إلى كلفن بإضافة 273.15. على سبيل المثال، إذا كان t = 25°C، فإن T = 25 + 273.15 = 298.15 K. استخدام كلفن إلزامي لأن R معطى بوحدات كلفن.
الخطوة 3: حساب قيمة (RT)^(Δn). أولاً، احسب حاصل ضرب R في T. ثم ارفع الناتج إلى قوة Δn. إذا كانت Δn موجبة، سيكون الناتج أكبر من 1؛ وإذا كانت سالبة، سيكون الناتج أقل من 1؛ وإذا كانت صفرًا، يكون الناتج 1. تأكد من استخدام الآلة الحاسبة أو البرنامج بدقة.
الخطوة 4: ضرب Kc في (RT)^(Δn) للحصول على Kp. الناتج يكون Kp بنفس وحدات الضغط (عادةً atm). تذكر أن Kp لا وحدات له إذا كانت الضغوط نسبية إلى الضغط القياسي، لكن القيمة العددية تعتمد على الوحدات المستخدمة لـ R و T.
الخطوة 5: تحقق من الناتج. إذا كان التفاعل في حالة اتزان حقيقي، يجب أن تكون Kp ثابتًا عند درجة حرارة معينة. استخدم الحاسبة لإجراء حسابات متعددة لتأكيد الدقة. يمكنك أيضًا تحويل Kp إلى Kc باستخدام نفس المعادلة للتأكد من التناسق.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على ثابت الاتزان Kp بخطوات الحل كاملة.
الحل
أولاً، نحول درجة الحرارة: t = 400°C، لذا T = 400 + 273.15 = 673.15 K. ثم نحسب Δn: مولات النواتج الغازية = 2 (NH₃)، مولات المتفاعلات الغازية = 1 + 3 = 4، إذن Δn = 2 - 4 = -2. نستخدم R = 0.0821 L·atm/mol·K. نحسب RT = 0.0821 × 673.15 = 55.27 (تقريبًا). ثم (RT)^(Δn) = (55.27)^(-2) = 1 / (55.27²) = 1 / 3055.7 = 0.000327. وأخيراً Kp = Kc × (RT)^(Δn) = 0.5 × 0.000327 = 0.0001635 atm⁻². هذا يعني أن Kp صغير جدًا، مما يشير إلى أن التفاعل عند درجة الحرارة العالية يتجه نحو المتفاعلات.
الحل
المطلوب هو تحويل عكسي: Kc = Kp / (RT)^(Δn). أولاً، نحسب Δn: النواتج = 2 مول (NOCl)، المتفاعلات = 2 + 1 = 3، إذن Δn = 2 - 3 = -1. درجة الحرارة T = 500 K، R = 0.0821. (RT)^(Δn) = (0.0821 × 500)^(-1) = (41.05)^(-1) = 0.02436. ثم Kc = Kp / (RT)^(Δn) = (1.2 × 10³) / 0.02436 = 49270 M⁻¹. لاحظ أن الوحدات: Kp بوحدة atm⁻¹، وKc بوحدة M⁻¹ (لتر/مول). يمكننا أيضًا ملاحظة أن قيمة Kc كبيرة، مما يعني أن التفاعل يفضل النواتج عند هذه الدرجة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة ثابت الاتزان Kp.
قيم مُدخَلة قياسية
- ثابت التوازن (Kc)
- 1
- T
- 298
- عدد التغييرات غير المترادفة (dN)
- 1
قيم مُدخَلة مرتفعة
- ثابت التوازن (Kc)
- 1.7
- T
- 506.6
- عدد التغييرات غير المترادفة (dN)
- 100
قيم مُدخَلة منخفضة
- ثابت التوازن (Kc)
- 0.2
- T
- 59.6
- عدد التغييرات غير المترادفة (dN)
- 2
قيم مُدخَلة قياسية
- ثابت التوازن (Kc)
- 80
- T
- 80
- عدد التغييرات غير المترادفة (dN)
- 80
قيم مُدخَلة مرتفعة
- ثابت التوازن (Kc)
- 10
- T
- 10
- عدد التغييرات غير المترادفة (dN)
- 10