AP Chemistry

biểu thức hằng số cân bằngequilibrium-constant expression

equilibrium-constant expressionVietnamese: biểu thức hằng số cân bằng

Còn gọi:Also called: biểu thức cân bằng · equilibrium expression

Biểu thức hằng số cân bằng là công thức liên hệ nồng độ hoặc áp suất riêng phần của sản phẩm với chất tham gia tại trạng thái cân bằng.The equilibrium-constant expression is the formula that relates the concentrations or partial pressures of products to those of reactants at equilibrium.

Trực giác: Biểu thức này giống như một chiếc cân đĩa mà đĩa trái là tích nồng độ sản phẩm còn đĩa phải là tích nồng độ chất tham gia; tại trạng thái cân bằng, tỉ số khối lượng hai đĩa chính là hằng số K — cân có thể nghiêng hẳn về một bên chứ không nhất thiết nằm ngang.Intuition: Think of the expression as a balance scale: the left pan holds the product of the product concentrations and the right pan holds the product of the reactant concentrations. At equilibrium the ratio of the two pans is the constant K — and the scale may tip far to one side rather than sitting level.

Công thức chínhKey formula

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

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Biểu thức hằng số cân bằng là tỉ số giữa tích nồng độ hoặc áp suất riêng phần ở cân bằng của sản phẩm và chất tham gia, với mỗi đại lượng mang số mũ bằng hệ số tỉ lượng. Trong cân bằng dị thể, không đưa chất rắn tinh khiết và chất lỏng nguyên chất vào biểu thức. Nếu hệ chưa cân bằng, cùng dạng biểu thức cho $Q$ , không phải $K$ .

The equilibrium-constant expression is the ratio of the product of the equilibrium concentrations (or partial pressures) of the products to that of the reactants, with each term raised to a power equal to its stoichiometric coefficient. For heterogeneous equilibria, pure solids and pure liquids are left out of the expression. If the system is not yet at equilibrium, the same form of the expression gives $Q$ , not $K$ .

Ký hiệuNotation

K_c

K_p

Q

K_c

K_p

Q

Đơn vịUnitsKhông thứ nguyênDimensionless

Công thức chi tiếtFormula details2 công thức2 formulas

K_c = \htmlClass{fp-2}{\frac{\htmlClass{fp-0}{[C]^c[D]^d}}{\htmlClass{fp-1}{[A]^a[B]^b}}}

K_c = \htmlClass{fp-2}{\frac{\htmlClass{fp-0}{[C]^c[D]^d}}{\htmlClass{fp-1}{[A]^a[B]^b}}}

Dùng cho cân bằng trong dung dịch để liên hệ nồng độ mol của các chất tại trạng thái cân bằng.Used for equilibria in solution, relating the molar concentrations of the species present at equilibrium.

Trong đóWhere

K_c

Hằng số cân bằng tính theo nồng độ mol trên lítEquilibrium constant in terms of molar concentrations

[A], [B]

Nồng độ mol/L của chất đầu tại cân bằng — MMolar concentration of the reactants at equilibrium — M

[C], [D]

Nồng độ mol/L của sản phẩm tại cân bằng — MMolar concentration of the products at equilibrium — M

a, b, c, d

Hệ số cân bằng của từng chất trong phương trình hóa họcStoichiometric coefficients of each species in the balanced chemical equation

K_p = \htmlClass{fp-2}{K_c \htmlClass{fp-1}{(RT)^{\htmlClass{fp-0}{\Delta n}}}}

K_p = \htmlClass{fp-2}{K_c \htmlClass{fp-1}{(RT)^{\htmlClass{fp-0}{\Delta n}}}}

Dùng để đổi giữa $K_p$ và $K_c$ cho phản ứng khí có thay đổi số mol khí.Used to convert between $K_p$ and $K_c$ for gas-phase reactions in which the number of moles of gas changes.

Trong đóWhere

K_p

Hằng số cân bằng tính theo áp suất riêng phầnEquilibrium constant in terms of partial pressures

K_c

Hằng số cân bằng tính theo nồng độ mol/LEquilibrium constant in terms of molar concentrations (mol/L)

R

Hằng số khí lý tưởng — L·atm/(mol·K)Ideal gas constant — L·atm/(mol·K)

T

Nhiệt độ tuyệt đối — KAbsolute temperature — K

\Delta n

Hiệu số mol khí sản phẩm trừ mol khí chất đầuMoles of gaseous products minus moles of gaseous reactants

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Không đưa chất rắn tinh khiết hoặc chất lỏng nguyên chất vào biểu thức.

Hoạt độ của chúng không đổi nên đã được gộp vào $K$ ; nhưng chất ở pha khí, kể cả hơi nước, vẫn phải xuất hiện.

Hệ số tỉ lượng là số mũ, không phải thừa số.

Hãy đối chiếu phương trình đã cân bằng với từng số mũ trước khi thay số.

Chỉ dùng giá trị tại cân bằng để tính $K$ .

Giá trị khi hệ chưa cân bằng cho $Q$ , không phải $K$ .

Pure solids and pure liquids never appear in the expression.

Their activities are constant and already folded into $K$ , but gas-phase species, including water vapor, must still be included.

Stoichiometric coefficients become exponents, not multipliers.

Check the balanced equation against each exponent before substituting any numbers.

Only equilibrium values can be used to calculate $K$ .

Values measured before equilibrium is reached give $Q$ instead of $K$ .

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Đặt phương trình đã cân bằng cạnh biểu thức.

Nhờ đó dễ đối chiếu hệ số với số mũ. Đảo chiều phản ứng thì dùng $1/K$ ; nhân mọi hệ số với $n$ thì dùng $K^n$ .

Phân biệt $K_c$ và $K_p$ từ dữ kiện.

Dùng $K_p$ khi đề cho áp suất riêng phần của khí và $K_c$ khi đề cho nồng độ. Nếu cần đổi, dùng hệ thức đã cho với $\Delta n$ là chênh lệch số mol khí.

Write the balanced equation right next to the expression.

That makes it easy to match coefficients to exponents. Reversing the reaction gives $1/K$ , and multiplying every coefficient by $n$ gives $K^n$ .

Let the data tell you whether to use $K_c$ or $K_p$ .

Use $K_p$ when the problem supplies partial pressures of gases and $K_c$ when it supplies concentrations. To convert, apply the given relationship, where $\Delta n$ is the change in the number of moles of gas.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryHay gặpCommon

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from2 phút đọc1 min read

1864Peter WaageCato Maximilian GuldbergMarcellin BerthelotLéon Péan de Saint-GillesAugustus HarcourtWilliam EssonJacobus van 't Hoff

Năm 1864, Peter Waage và Cato Maximilian Guldberg đưa ra cách định lượng trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch.

In 1864, Peter Waage and Cato Maximilian Guldberg introduced a quantitative way to describe the equilibrium state of a reversible reaction.

Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "cân bằng" trong tên gọi trỏ thẳng vào điều kiện mà Waage và Guldberg đặt ra: hai chiều của phản ứng vẫn chạy, nhưng chạy nhanh như nhau nên nồng độ các chất không đổi. Nếu tốc độ thuận là $k_f[\mathrm{AB}][\mathrm{H_2O}]$ và tốc độ nghịch là $k_b[\mathrm{AH}][\mathrm{B(OH)}]$ , cho hai vế bằng nhau ta rút ra được tỉ số $K = k_f/k_b$ , trong đó $k_f$ và $k_b$ là hằng số tốc độ (rate constant) của chiều thuận và chiều nghịch. Chính vì $K$ được ghép từ hai hằng số nên nó cũng là một hằng số, và đó là lý do có chữ "constant": ở một nhiệt độ xác định, dù ta xuất phát từ những nồng độ ban đầu khác nhau, tỉ số ấy vẫn quay về đúng một giá trị. Còn chữ "biểu thức" nhấn mạnh rằng đại lượng này không phải một con số rơi từ trên trời xuống, mà là một công thức đọc thẳng ra từ phương trình phản ứng đã cân bằng. Cùng dạng tỉ số đó, khi tính ở thời điểm bất kỳ chứ không riêng lúc cân bằng, mang tên thương số phản ứng (reaction quotient); hai đại lượng có hình thức giống hệt nhau nhưng khác nhau ở thời điểm lấy nồng độ. Việc phân biệt này giải thích vì sao đề thi luôn hỏi "so sánh $Q$ với $K$ " thay vì hỏi thẳng phản ứng sẽ đi về đâu. Một chi tiết dễ gây bất ngờ là $K$ không mang đơn vị, dù trong biểu thức có nồng độ. Lý do nằm ở hệ thức nối nó với biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn (standard Gibbs free energy change): $\Delta G^{\ominus} = -RT\ln K^{\ominus}$ với $R$ là hằng số khí và $T$ là nhiệt độ tuyệt đối tính theo kelvin. Vì chỉ có thể lấy logarit của một số thuần túy, $K$ buộc phải là số không thứ nguyên. Tên gọi hoàn chỉnh "equilibrium constant" mãi đến năm 1929 mới được ghi nhận lần đầu, tức là khái niệm đã sống hơn sáu mươi năm trước khi có cái tên chính thức mà học sinh dùng hôm nay.

Nguồn đối chiếuSources

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termGiới thiệu cân bằngCân bằng · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termHệ số phản ứng Q và hằng số cân bằng KCân bằng · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termTính chất của hằng số cân bằngCân bằng · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstđịnh luật tác dụng khối lượnglaw of mass action (sắp có)(coming soon)

Dẫn tớiLeads totích số tansolubility product constant (Ksp) (sắp có)(coming soon)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

định luật tốc độ (rate law)rate law

Khác nhau ở đâuHow they differBiểu thức hằng số cân bằng lấy số mũ từ hệ số tỉ lượng trong phương trình đã cân bằng. Định luật tốc độ lấy số mũ từ kết quả thực nghiệm, không phụ thuộc hệ số tỉ lượng.

Hay nhầm khiMixed up whenĐề cho phương trình phản ứng và hỏi biểu thức tốc độ — nhiều thí sinh nhầm lấy hệ số làm bậc phản ứng.

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 817, 826, 1599.