平衡常數計算器

重點速覽：平衡常數（equilibrium constant，濃度平衡常數符號 Kc）是描述可逆化學反應達到平衡狀態時，產物與反應物濃度關係的定量指標。許多化學反應是可逆的——正反應與逆反應同時進行；當正、逆反應速率相等時，各物種的濃度不再隨時間改變，系統達到『化學平衡（chemical equilibrium）』。此時，依據『質量作用定律（law of mass action）』，對於一般可逆反應 aA + bB ⇌ cC + dD，其濃度平衡常數為 Kc = ([C]^c · [D]^d) / ([A]^a · [B]^b)，即『產物平衡濃度各自以計量係數為次方的乘積』除以『反應物平衡濃度各自以計量係數為次方的乘積』。這裡的方括號 [ ] 代表平衡時的莫耳濃度（mol/L），上標 a、b、c、d 是平衡方程式中對應物種的計量係數。以本工具預設（氫碘反應）為例：H₂ + I₂ ⇌ 2HI，平衡時 [HI] = 0.8 mol/L、[H₂] = [I₂] = 0.1 mol/L，則 Kc = [HI]² / ([H₂][I₂]) = 0.8² / (0.1 × 0.1) = 0.64 / 0.01 = 64。Kc 的數值大小告訴我們平衡『偏向哪一邊』、反應進行得多完全：當 Kc ≫ 1（很大），平衡強烈偏向產物，反應接近完全，正反應是主要方向；當 Kc ≪ 1（很小），平衡偏向反應物，反應幾乎不進行；當 Kc ≈ 1，正逆反應勢均力敵，平衡時反應物與產物都有可觀的量。重要的是，平衡常數只與『溫度』有關——對同一反應，只要溫度不變，無論起始濃度如何、如何達到平衡，Kc 都是同一個固定值。改變濃度或壓強會使系統移動到新平衡（勒沙特列原理），但只要溫度不變，Kc 不變；只有改變溫度才會改變 Kc 的值（放熱反應升溫使 Kc 變小，吸熱反應升溫使 Kc 變大）。撰寫平衡常數表達式的重要規則：第一，純固體與純液體（包括作為溶劑的水）不列入表達式，因它們的『活度』視為 1；只有氣體與溶液中的溶質才列入。第二，係數要作為濃度的次方。第三，Kc 用濃度，若用氣體分壓則為 Kp，兩者可經 Kp = Kc(RT)^Δn 換算。平衡常數的應用：判斷反應完全程度、預測平衡移動方向（比較反應商 Q 與 K）、計算平衡濃度、與熱力學連結（ΔG° = −RT ln K）。使用本計算器要注意：本工具設計為一般式 aA + bB ⇌ cC + dD，最多兩個反應物、兩個產物。若某物種不存在（例如只有一個產物），把它的『係數設為 0』即可——係數為 0 的項會以 1 計入，不影響乘積。輸入的濃度必須是『平衡時』的濃度，而非起始濃度。所有反應物項的乘積不可為 0（否則分母為零、Kc 無定義，本工具回傳 0）。總之，本計算器讓你由平衡濃度與計量係數快速求出濃度平衡常數 Kc，是學習化學平衡的核心工具。