Relación Kp-Kc

Core idea

Overview

La relación Kp-Kc define el vínculo matemático entre las constantes de equilibrio derivadas de las presiones parciales y las derivadas de las concentraciones molares. Esta relación tiene en cuenta el trabajo realizado por o sobre un sistema de gas durante una reacción en la que cambia el número total de moles gaseosos, suponiendo un comportamiento de gas ideal.

When to use: Aplica esta ecuación cuando realices conversiones entre constantes basadas en la presión (Kp) y constantes basadas en la concentración (Kc) para reacciones que contengan gases. Requiere la temperatura de la reacción en Kelvin y el cambio en los moles de gas, calculado como los moles de gas del producto menos los moles de gas del reactivo.

Why it matters: Esto permite a los científicos predecir las posiciones de equilibrio a través de diferentes unidades de medida, lo que es esencial para procesos industriales como la síntesis de amoníaco Haber-Bosch. Aclara por qué los cambios de presión solo afectan a la posición de equilibrio cuando hay un cambio neto en los moles gaseosos (dn ≠ 0).

Symbols

Variables

$K_{c}$ = Equilibrium Kc, R = Gas Constant, T = Temperature, n = Delta n, $K_{p}$ = Equilibrium Kp

K_{c}

Equilibrium Kc

Variable

R

Gas Constant

J/molK

T

Temperature

K

n

Delta n

Variable

K_{p}

Equilibrium Kp

Variable

Walkthrough

Derivation

Fórmula: Constante de equilibrio (Kp)

Constante de equilibrio escrita usando presiones parciales para equilibrios gaseosos.

Los gases se comportan idealmente (aproximación A-Level).
El sistema está en equilibrio dinámico.
Las presiones parciales se expresan en unidades consistentes.

1

Definir la presión parcial:

La presión parcial es igual a la fracción molar multiplicada por la presión total.

p_{A} = x_{A} P_{total}

2

Indicar la expresión de Kp:

Misma estructura que Kc, pero usa presiones parciales para especies gaseosas.

K_{p} = \frac{( p _{C} ) ^{c} ( p _{D} ) ^{d}}{( p _{A} ) ^{a} ( p _{B} ) ^{b}}

Result

K_{p} = \frac{( p _{C} ) ^{c} ( p _{D} ) ^{d}}{( p _{A} ) ^{a} ( p _{B} ) ^{b}}

Source: Edexcel A-Level Chemistry — Equilibria

Free formulas

Rearrangements

Solve for $K_{c}$

Despejar Kc

K_{c} = K_{p} (R T)^{- n}

Reorganización simbólica exacta generada determinísticamente para Kc.

Difficulty: 2/5

Solve for $R$

Despejar R

R = \frac{( \frac{K _{p}}{K _{c}} ) ^{\frac{1}{n}}}{T}

Reorganización simbólica exacta generada de manera determinista para R.

Difficulty: 3/5

Solve for $T$

Despejar T

T = \frac{( \frac{K _{p}}{K _{c}} ) ^{\frac{1}{n}}}{R}

Reorganización simbólica exacta generada de manera determinista para T.

Difficulty: 3/5

Solve for $n$

Despejar dn

n = \frac{\ln\left(\frac{K_p}{K_c} \right)}}{\ln\left(R T \right)}}

Reorganización simbólica exacta generada determinísticamente para dn.

Difficulty: 3/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

La gráfica muestra una línea recta que comienza en el origen donde la pendiente está definida por la constante de los gases, la temperatura y el cambio en los moles. Para un estudiante de química, un valor grande para la constante de equilibrio Kc indica una constante Kp basada en la presión alta, lo que significa que la posición de equilibrio favorece a los productos tanto en términos de concentración como de presión. La característica más importante de esta relación lineal es que duplicar la constante de equilibrio basada en la concentración resulta en una duplicación proporcional de la constante basada en la presión.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

Visualice la relación como la conversión entre dos 'monedas' diferentes para medir el equilibrio: una basada en la 'presión' ejercida por las moléculas de gas y otra basada en su 'concentración'.

Term

La constante de equilibrio expresada en términos de presiones parciales de reactivos y productos gaseosos.

Indica en qué medida una reacción avanza hacia los productos cuando se usan presiones para cuantificar cantidades; un Kp mayor significa más productos en el equilibrio.

Term

La constante de equilibrio expresada en términos de concentraciones molares de reactivos y productos.

Indica en qué medida una reacción avanza hacia los productos cuando se usan concentraciones para cuantificar cantidades; un Kc mayor significa más productos en el equilibrio.

Term

La constante de los gases ideales, una constante de proporcionalidad en la ley de los gases ideales.

Convierte entre unidades relacionadas con la energía y el producto de presión y volumen, o el producto de moles y temperatura, para gases ideales.

Term

Temperatura absoluta del sistema en Kelvin.

Una medida de la energía cinética promedio de las moléculas de gas, que influye directamente en su presión y concentración a un volumen dado.

Term

El cambio en el número total de moles de especies gaseosas de reactivos a productos (moles de productos gaseosos - moles de reactivos gaseosos).

Representa el cambio neto en la cantidad de partículas de gas durante la reacción, que dicta cómo difieren las constantes de equilibrio basadas en presión y basadas en concentración debido a la ley de los gases ideales.

Signs and relationships

(RT)^{Δ n}: El término (RT) surge de sustituir las presiones parciales usando la ley de los gases ideales, $P_{i}$ = $C_{i}$ RT. Dado que Kp involucra productos de presiones y Kc involucra productos de concentraciones, cada término $P_{i}$ introduce un factor RT.

Free study cues

Insight

Canonical usage

Esta ecuación se utiliza para convertir entre las constantes de equilibrio expresadas en términos de presiones parciales (Kp) y concentraciones molares (Kc) para reacciones en fase gaseosa.

Dimension note

Aunque dn es un número puro, Kp y Kc solo son verdaderamente adimensionales cuando se usan actividades o razones de estado estándar; de lo contrario, tienen unidades de (presión)^dn o (concentración)^dn.

One free problem

Practice Problem

Para la síntesis del amoníaco, N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), el valor de Kc es 0,045 a 500 K. Utilizando R = 0,0821 L·atm/(mol·K), calcula el valor de Kp.

Hint: Calcula el cambio en los moles (dn) restando los moles de gas reactivo (1+3) de los moles de gas producto (2).

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Al convertir Kc to Kp for ammonia synthesis, Kp relation se utiliza para calcular Kp from Equilibrium Kc, Gas Constant, and Temperature. El resultado importa porque ayuda a verificar cargas, márgenes o tamaños de componentes antes de que un diseño sea considerado seguro.

Study smarter

Tips

Convierte siempre la temperatura a Kelvin sumando 273,15 a los grados Celsius.
Asegúrate de que el dn solo cuente los coeficientes de las especies en fase gaseosa.
Haz coincidir la constante R con las unidades de presión, normalmente 0,0821 para atmósferas.
Si dn es cero, Kp es igual a Kc porque el término (RT) se convierte en 1.

Avoid these traps

Common Mistakes

Olvidar el signo de Δ n.
Utilizar un valor de R incorrecto.

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Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Constante de equilibrio escrita usando presiones parciales para equilibrios gaseosos.

Aplica esta ecuación cuando realices conversiones entre constantes basadas en la presión (Kp) y constantes basadas en la concentración (Kc) para reacciones que contengan gases. Requiere la temperatura de la reacción en Kelvin y el cambio en los moles de gas, calculado como los moles de gas del producto menos los moles de gas del reactivo.

Esto permite a los científicos predecir las posiciones de equilibrio a través de diferentes unidades de medida, lo que es esencial para procesos industriales como la síntesis de amoníaco Haber-Bosch. Aclara por qué los cambios de presión solo afectan a la posición de equilibrio cuando hay un cambio neto en los moles gaseosos (dn ≠ 0).

Olvidar el signo de Δ n. Utilizar un valor de R incorrecto.

Al convertir Kc to Kp for ammonia synthesis, Kp relation se utiliza para calcular Kp from Equilibrium Kc, Gas Constant, and Temperature. El resultado importa porque ayuda a verificar cargas, márgenes o tamaños de componentes antes de que un diseño sea considerado seguro.

Convierte siempre la temperatura a Kelvin sumando 273,15 a los grados Celsius. Asegúrate de que el dn solo cuente los coeficientes de las especies en fase gaseosa. Haz coincidir la constante R con las unidades de presión, normalmente 0,0821 para atmósferas. Si dn es cero, Kp es igual a Kc porque el término (RT) se convierte en 1.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
McQuarrie, Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach
Wikipedia: Equilibrium constant (specifically the section 'Relationship between Kp and Kc')
NIST CODATA
IUPAC Gold Book
McQuarrie & Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach
Brown, LeMay, Bursten, Chemistry: The Central Science
Edexcel A-Level Chemistry — Equilibria

Overview

Variables

Derivation

Definir la presión parcial:

Indicar la expresión de Kp:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Equilibrium constant

Frequently Asked Questions

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