UK 
EnglishТипова
Polski⚖️ Хімічна Рівновага — Вільна Енергія, Q та Принцип Ле Шательє
Регулюйте ΔH°, ΔS°, T та концентрації. Крива G(Q), таблиця ICE, графік Ван-Гоффа та зміщення Ле Шательє в реальному часі.
Схожі симуляції
Про хімічну рівновагу
Ця симуляція моделює загальну оборотну реакцію aA + bB ⇌ cC + dD і дозволяє побачити, як хімічна рівновага виникає з термодинаміки, а не просто задається готовим значенням K. Встановіть ΔH°, ΔS°, температуру та початкові концентрації — і крива вільної енергії відносно реакційного коефіцієнта G(Q), таблиця ICE (Initial-Change-Equilibrium), графік Ван-Гоффа та зміщення за принципом Ле Шательє оновлюються одночасно.
🔬 Що показує симуляція. ΔG° = ΔH° − TΔS° визначає стандартну зміну вільної енергії, яка фіксує K = exp(−ΔG°/RT). Вкладка G(Q) показує вільну енергію як функцію реакційного коефіцієнта Q, мінімум якої лежить точно в точці Q = K — точці рівноваги. Вкладка Ван-Гоффа показує ln K відносно 1/T, а таблиця ICE відстежує, як початкові концентрації [A]₀, [B]₀ переходять до рівноважних значень через ступінь перебігу реакції ξ.
🎮 Як користуватися. Перетягуйте ΔH° та ΔS°, щоб змінити термодинаміку реакції, T — щоб змінити температуру, а стехіометричні коефіцієнти a, b, c, d — щоб змінити збалансовану форму реакції. Налаштуйте [A]₀ та [B]₀, щоб задати початкові концентрації. Перемикайтеся між вкладками G(Q) та Ван-Гоффа, щоб побачити ту саму рівновагу з двох різних поглядів.
💡 Чи знали ви? Константа рівноваги K — не просто емпіричне число: це математично точний коефіцієнт Q, при якому крива вільної енергії G(Q) досягає мінімуму. Саме тому реакція завжди прямує до K незалежно від того, з якого боку вона почалася: будь-яке значення Q, відмінне від K, лежить на схилі кривої G(Q), і система «скочується» донизу, доки Q не стане рівним K.
Часті запитання
Що визначає, чи буде K більшим або меншим за 1?
K = exp(−ΔG°/RT). Від'ємне значення ΔG° (мимовільна пряма реакція) дає K > 1, що сприяє утворенню продуктів у стані рівноваги; додатне ΔG° дає K < 1, що сприяє реагентам. Оскільки ΔG° = ΔH° − TΔS°, і ентальпія, і ентропія — а також температура — спільно визначають, яка сторона переважає.
Чому крива G(Q) має мінімум і чому він знаходиться саме в точці Q = K?
Вільна енергія як функція Q поєднує фіксований доданок ΔG° з ентропійним доданком змішування (RT ln Q), який прямує до нескінченності і при Q→0, і при Q→∞, що гарантує наявність внутрішнього мінімуму. Прирівнявши похідну dG/dQ до нуля і розв'язавши рівняння, отримуємо точно ΔG° + RT ln K = 0, тобто мінімум за побудовою і є точкою рівноваги.
Як графік Ван-Гоффа пов'язує ln K з температурою?
Рівняння Ван-Гоффа ln K = −ΔH°/(RT) + ΔS°/R передбачає пряму лінію при побудові графіка ln K відносно 1/T, з нахилом −ΔH°/R та точкою перетину ΔS°/R. Саме так ΔH° і ΔS° вимірюють експериментально: реакцію проводять за кількох температур, будують графік ln K від 1/T і зчитують нахил та точку перетину.
Що означають таблиця ICE та ступінь перебігу реакції ξ?
ICE розшифровується як Initial, Change, Equilibrium (початкова, зміна, рівновага) — метод обліку, за яким концентрація кожної речовини змінюється на добуток її стехіометричного коефіцієнта та єдиного ступеня перебігу реакції ξ. Розв'язавши рівняння для ξ, яке задовольняє умову K = Q при рівновазі, одразу отримуємо рівноважну концентрацію кожної речовини — саме це в реальному часі показує таблиця ICE у симуляції.
Як принцип Ле Шательє проявляється в цій симуляції?
Зміна [A]₀ або [B]₀ зміщує Q від K, і симуляція одразу перераховує ξ так, щоб система знову наблизилася до K — видимо витрачаючи додану речовину і утворюючи більше речовин з іншого боку, або навпаки. Це і є принцип Ле Шательє, перетворений на обчислювану модель, а не просто якісне правило.