Реакционное частное A + B ⇌ C в растворе

Какие исходные величины потребуются

Укажите «Концентрация A (моль/л)», «Концентрация B (моль/л)», «Концентрация C (моль/л)». Это основные параметры выбранной постановки: они описывают исходное состояние, состав либо положение равновесия. Для контрольного набора указаны следующие числа: Концентрация A (моль/л): 0.8 моль/л; Концентрация B (моль/л): 0.65 моль/л; Концентрация C (моль/л): 0.2 моль/л. Их можно заменить значениями из химического анализа, измерения потенциала или справочных таблиц. Величины должны соответствовать одному состоянию системы, а не быть собраны из опытов при разных температурах без поправок.

Остальные входные величины: «Стандартная ΔG° (кДж/моль)», «Температура (К)». В этой модели их роль не декоративная: они участвуют в вычислении энергетических изменений, долей или вещества, доступного для превращения. Если входы задают константы, необходимо помнить о стандартном состоянии; если задают концентрации, нельзя подменять молярную концентрацию массовой долей. Особенно опасно использовать константу, рассчитанную для другой температуры или другой ионной силы. В частности, здесь проверяются входные данные: Концентрация A (моль/л), Концентрация B (моль/л).

Уравнения и контроль материального баланса

Основное уравнение записывается так: Q=(cC/c°)/[(cA/c°)(cB/c°)]; ΔG=ΔG°+RTlnQ. Для задач со степенью реакции количества компонентов меняются в соответствии со стехиометрическими коэффициентами. Для задач с активностями важно отдельно определить, какой вид частного реакции используют в расчёте. Если константа близка к нулю или чрезвычайно велика, чувствительность к округлению может резко возрастать; поэтому вычисления выполняются без предварительного округления вводимых чисел.

С указанными по умолчанию параметрами получается «Частное реакции Q»: 0.384615; также вычисляется «ΔG фактическая, кДж/моль»: -10.3834. Остальные числовые показатели показывают связанный состав или энергетическую характеристику и помогают обнаружить несоответствие размерностей. При проверке сложных выражений полезно подставить результаты обратно в исходное уравнение и удостовериться, что сумма компонентов не изменилась там, где она должна сохраняться.

Что меняется при другой загрузке или температуре

Для сравнения двух расчётов измените поле «Концентрация A (моль/л)»: в дополнительном примере исходное значение 0.8 заменяется на 0.72. Тогда показатель «Частное реакции Q» становится равным 0.42735. Такой способ позволяет увидеть влияние одного параметра, удерживая прочие неизменными. Однако в реальной лаборатории некоторые условия связаны: например, измеренная константа и температура не всегда могут изменяться независимо друг от друга.

В растворе участвуют активности, которые в идеальном приближении выражают через относительные концентрации. Сравнивать частное Q с K можно только при едином выборе стандартного состояния. При интерпретации сравните относительные доли компонентов и знак рассчитанной свободной энергии, когда он присутствует среди результатов. Положительная энергия при заданном составе не означает невозможность обратной реакции; отрицательная энергия не означает мгновенное превращение. Если наблюдения не совпадают с вычислениями, сначала проверьте температуру и концентрационную основу расчёта, затем — наличие побочных реакций и неидеальности раствора или газа.

Границы модели и проверка результата

Основное допущение для этой задачи: Раствор идеальный, стандартная концентрация 1 моль/л; реакция строго A+B⇌C. Модель следует рассматривать как математическое описание определённого химического равновесия. Она не учитывает любые возможные соединения, потери при пробоподготовке или произвольные поправки к активности, которых нет среди входных данных. Для сложных растворов, больших давлений и смесей с несколькими фазами может потребоваться специализированная термодинамическая модель.

Перед применением вычисленных величин запишите источник исходной константы и экспериментальные условия. Проверьте выбранные единицы, химическую стехиометрию, состав до и после превращения, а также совпадение стандартных состояний. Если результат используется для технологического оборудования, сравните его с экспериментальной точкой и независимым расчётом. Программа показывает, что следует из введённой модели, но сама по себе не подтверждает безопасность режима или корректность химических данных. Для задачи «Реакционное частное A + B ⇌ C в растворе» дополнительно сверьте: Q=(cC/c°)/[(cA/c°)(cB/c°)]; ΔG=ΔG°+RTlnQ.

Формула расчёта

Проверенные примеры

Как пользоваться онлайн-калькулятором

1. Укажите «Концентрация A» (моль/л), от 1e-08 до 20.
2. Укажите «Концентрация B» (моль/л), от 1e-08 до 20.
3. Укажите «Концентрация C» (моль/л), от 1e-08 до 20.
4. Укажите «Стандартная ΔG°» (кДж/моль), от -70 до 70.
5. Укажите «Температура» (К), от 250 до 1000.
6. Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.