Tasapainovakiolaskuri

Tasapainovakiolaskuri – kemiallisen tasapainon K

Tasapainovakiolaskurilla lasket reaktion tasapainovakion K tasapainotilan pitoisuuksista. Anna lähtöaineiden ja tuotteiden tasapainopitoisuudet sekä niiden kertoimet, niin laskuri laskee K:n massavaikutuksen lain mukaan. Voit jättää käyttämättömät kentät tyhjiksi.

Mikä on tasapainovakio?

Tasapainovakio K kuvaa kemiallisen reaktion tasapainotilaa. Kun reaktio on saavuttanut tasapainon, lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät enää muutu, vaikka reaktio etenee molempiin suuntiin yhtä nopeasti. Tasapainovakio kertoo, painottuuko tasapaino tuotteiden vai lähtöaineiden puolelle.

Tasapainovakion kaava

Reaktiolle aA + bB ⇌ cC + dD tasapainovakio on tuotteiden ja lähtöaineiden tasapainopitoisuuksien suhde, jossa kukin pitoisuus on korotettu kertoimensa potenssiin.

K = ([C]^c · [D]^d) ÷ ([A]^a · [B]^b)

Tässä hakasulkeet tarkoittavat tasapainopitoisuuksia (mol/l) ja eksponentit a, b, c ja d ovat reaktioyhtälön kertoimia. Tuotteet tulevat osoittajaan ja lähtöaineet nimittäjään. Tätä sanotaan massavaikutuksen laiksi.

Vaiheittainen esimerkki

Reaktiolle N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ tasapainossa kaikki pitoisuudet ovat 0,5 mol/l. Mikä on tasapainovakio?

1. Osoittaja (tuotteet): [NH₃]² = 0,5² = 0,25.
2. Nimittäjä (lähtöaineet): [N₂]¹ · [H₂]³ = 0,5 · 0,5³ = 0,5 · 0,125 = 0,0625.
3. Tasapainovakio: K = 0,25 / 0,0625 = 4,0.

Koska K on suurempi kuin 1, tasapaino painottuu hieman tuotteen eli ammoniakin puolelle.

Mitä K:n arvo kertoo?

• K > 1: tasapainossa on enemmän tuotteita; reaktio etenee pitkälle oikealle.
• K ≈ 1: tuotteita ja lähtöaineita on suunnilleen yhtä paljon.
• K < 1: tasapainossa on enemmän lähtöaineita; reaktio jää vähäiseksi.

Tasapainovakio riippuu vain lämpötilasta, ei lähtöpitoisuuksista.

Kiinteät aineet ja nesteet

Puhtaiden kiinteiden aineiden ja puhtaiden nesteiden, kuten liuottimena toimivan veden, pitoisuudet ovat vakioita, joten ne jätetään pois tasapainovakion lausekkeesta. Mukaan otetaan vain liuenneet aineet (merkintä aq) ja kaasut. Jätä tällaisen aineen kenttä tyhjäksi tässä laskurissa.

Yksiköt

Tasapainopitoisuudet annetaan yksikössä mol/l. Tasapainovakio esitetään lukion kemiassa yleensä yksiköttömänä lukuna, koska pitoisuudet suhteutetaan vakiopitoisuuteen 1 mol/l. Kertoimet ovat reaktioyhtälön kokonaislukuja ja toimivat pitoisuuksien eksponentteina.

Yleisiä sudenkuoppia

• Käytä tasapainopitoisuuksia, ei lähtöpitoisuuksia.
• Muista korottaa pitoisuudet kertoimien potensseihin.
• Jätä kiinteät aineet ja puhdas neste pois lausekkeesta.

Lukion kemian konteksti

Tasapainovakio kuuluu lukion kemian (KE) reaktion tasapainoa käsittelevään kurssiin. Se on massavaikutuksen lain sovellus ja pohja tasapainon siirtymisen (Le Chatelier'n periaate) sekä happo–emästasapainojen ymmärtämiselle. K:n laskeminen pitoisuuksista on keskeinen taito.