Relação Kp

Core idea

Overview

A relação Kp define a ligação matemática entre as constantes de equilíbrio derivadas de pressões parciais e aquelas derivadas de concentrações molares. Essa relação leva em conta o trabalho realizado por ou sobre um sistema gasoso durante uma reação onde o número total de mols gasosos muda, assumindo comportamento de gás ideal.

When to use: Aplique esta equação ao converter entre constantes baseadas em pressão (Kp) e em concentração (Kc) para reações envolvendo gases. Requer a temperatura da reação em Kelvin e a mudança nos mols de gás, calculada como mols de gás produto menos mols de gás reagente.

Why it matters: Isso permite aos cientistas prever posições de equilíbrio entre diferentes unidades de medida, o que é essencial para processos industriais como a síntese de amônia Haber-Bosch. Clarifica por que as mudanças de pressão afetam a posição de equilíbrio apenas quando há uma mudança líquida nos mols gasosos (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 Equilíbrio (Kp)

Constante de equilíbrio escrita usando pressões parciais para equilíbrios gasosos.

Gases se comportam idealmente (aproximação A-Level).
Sistema está em equilíbrio dinâmico.
Pressões parciais são expressas em unidades consistentes.

1

Definir Pressão Parcial:

Pressão parcial é igual à fração molar multiplicada pela pressão total.

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

2

Declarar a Expressão de Kp:

Mesma estrutura de Kc, mas usa pressões parciais para espécies gasosas.

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 $K_{c}$

Isolar Kc

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

Rearranjo simbólico exato gerado deterministicamente para Kc.

Difficulty: 2/5

Solve for $R$

Isolar R

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

Rearranjo simbólico exato gerado deterministicamente para R.

Difficulty: 3/5

Solve for $T$

Isolar T

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

Rearranjo simbólico exato gerado deterministicamente para T.

Difficulty: 3/5

Solve for $n$

Isolar dn

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

Rearranjo simbólico exato gerado deterministicamente para dn.

Difficulty: 3/5

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

Visual intuition

Graph

O gráfico exibe uma linha reta começando na origem onde a inclinação é definida pela constante dos gases, temperatura e a variação em mols. Para um estudante de química, um valor grande para a constante de equilíbrio Kc indica uma constante baseada em pressão Kp alta, significando que a posição de equilíbrio favorece os produtos tanto em termos de concentração quanto de pressão. A característica mais importante desta relação linear é que dobrar a constante de equilíbrio baseada em concentração resulta em um dobramento proporcional da constante baseada em pressão.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

Visualize a relação como a conversão entre duas 'moedas' diferentes para medir o equilíbrio: uma baseada na 'pressão' exercida pelas moléculas de gás e outra baseada na sua 'concentração'.

Term

A constante de equilíbrio expressa em termos de pressões parciais de reagentes e produtos gasosos.

Indica a extensão pela qual uma reação prossegue em direção aos produtos quando as pressões são usadas para quantificar as quantidades; um Kp maior significa mais produtos no equilíbrio.

Term

A constante de equilíbrio expressa em termos de concentrações molares de reagentes e produtos.

Indica a extensão pela qual uma reação prossegue em direção aos produtos quando as concentrações são usadas para quantificar as quantidades; um Kc maior significa mais produtos no equilíbrio.

Term

A constante dos gases ideais, uma constante de proporcionalidade na lei dos gases ideais.

Converte entre unidades relacionadas à energia e o produto da pressão e volume, ou o produto de mols e temperatura, para gases ideais.

Term

Temperatura absoluta do sistema em Kelvin.

Uma medida da energia cinética média das moléculas de gás, influenciando diretamente sua pressão e concentração em um dado volume.

Term

A variação no número total de moles de espécies gasosas dos reagentes para os produtos (moles de produtos gasosos - moles de reagentes gasosos).

Representa a variação líquida na quantidade de partículas de gás durante a reação, que determina como as constantes de equilíbrio baseadas na pressão e na concentração diferem devido à lei dos gases ideais.

Signs and relationships

(RT)^{Δ n}: O termo (RT) surge da substituição das pressões parciais pela lei dos gases ideais, $P_{i}$ = $C_{i}$ RT. Como Kp envolve produtos de pressões e Kc envolve produtos de concentrações, cada termo $P_{i}$ introduz um fator RT.

Free study cues

Insight

Canonical usage

Esta equação é usada para converter entre constantes de equilíbrio expressas em termos de pressões parciais (Kp) e concentrações molares (Kc) para reações em fase gasosa.

Dimension note

Embora dn seja um número puro, Kp e Kc só são verdadeiramente adimensionais quando se usam atividades ou razões em relação ao estado padrão; caso contrário, eles carregam unidades de (pressão)^dn ou (concentração)^dn.

One free problem

Practice Problem

Para a síntese de amônia, N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), o valor de Kc é 0.045 a 500 K. Usando R = 0.0821 L·atm/(mol·K), calcule o valor de Kp.

Hint: Calcule a mudança em mols (dn) subtraindo os mols de gás reagente (1+3) dos mols de gás produto (2).

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Ao converter Kc to Kp for ammonia synthesis, Kp relation é utilizado para calcular Kp from Equilibrium Kc, Gas Constant, and Temperature. O resultado importa porque ajuda a verificar cargas, margens ou tamanhos de componentes antes que um projeto seja considerado seguro.

Study smarter

Tips

Sempre converta a temperatura para Kelvin adicionando 273.15 a Celsius.
Certifique-se de que dn conte apenas os coeficientes das espécies na fase gasosa.
Corresponda a constante R às unidades de pressão, tipicamente 0.0821 para atmosferas.
Se dn for zero, Kp é igual a Kc porque o termo (RT) se torna 1.

Avoid these traps

Common Mistakes

Esquecer o sinal de Δ n.
Usar o valor de R errado.

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Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Constante de equilíbrio escrita usando pressões parciais para equilíbrios gasosos.

Aplique esta equação ao converter entre constantes baseadas em pressão (Kp) e em concentração (Kc) para reações envolvendo gases. Requer a temperatura da reação em Kelvin e a mudança nos mols de gás, calculada como mols de gás produto menos mols de gás reagente.

Isso permite aos cientistas prever posições de equilíbrio entre diferentes unidades de medida, o que é essencial para processos industriais como a síntese de amônia Haber-Bosch. Clarifica por que as mudanças de pressão afetam a posição de equilíbrio apenas quando há uma mudança líquida nos mols gasosos (dn ≠ 0).

Esquecer o sinal de Δ n. Usar o valor de R errado.

Ao converter Kc to Kp for ammonia synthesis, Kp relation é utilizado para calcular Kp from Equilibrium Kc, Gas Constant, and Temperature. O resultado importa porque ajuda a verificar cargas, margens ou tamanhos de componentes antes que um projeto seja considerado seguro.

Sempre converta a temperatura para Kelvin adicionando 273.15 a Celsius. Certifique-se de que dn conte apenas os coeficientes das espécies na fase gasosa. Corresponda a constante R às unidades de pressão, tipicamente 0.0821 para atmosferas. Se dn for zero, Kp é igual a Kc porque o termo (RT) se torna 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 Pressão Parcial:

Declarar a Expressão de Kp:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Equilibrium constant

Frequently Asked Questions

Sources