化学反应与物质的温度 |
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来源:不详 更新时间:2011-7-12 22:18:56 |
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一点可以根据化学分子的价键结构以及键能来判断。或者根据元素周期律),仍然存在特定的物理条件——温度。另一方面就是两种分子必须在可以相互接触下才有可能发生化学反应。
物质的温度是物质分子运动状态的一种标度。同种物质分子确定的温度对应着这种分子的特定运动状态。我们根据化学反应的发生必然存在的确定的温度可以判断,物质发生化学反应必然存在两种分子间存在特定的相对运动状态。这是经验事实,到目前为止,还没有哪一种物质发生化学反应不需要特定的温度,即便是在常温下可以发生剧烈反映的两种物质,比如钾和水的反应,在温度降低到一定程度,两种物质间可以并存,不会发生化学反应。关于这样一个经验事实我想应该对所有的物质都是成立的。
这说明物质间的化学反应在相互反应的两种分子之间必然存在确定的相对运动状态,或者换句话说存在相对动量。两种分子间存在的相会速度必然会有两种分子间存在的相对动量,从力学的角度,两种分子间发生的化学反应必然在两种相互反应的化学物质分子之间,存在确定的相对动量或冲量。这两种量在数值上是相等的,但是冲量描述的是总体的量,虽然对于微观物质分子描述来说,这两种量在对反应过程中的描述具有等效性,考虑到冲量与时间的关系,我认为采用相对动量的描述更为合理。(关于相对动量的定义以及实际的应用,您可以参见机械运动中的能量体系中的一维弹性碰撞的求解方法。求解过程中我所采用的方法和相对动量具有等效性。)
如果采用相对动量的方法去处理化学反应问题,分子中原子间的结合能就可以化归到原子间的结合状态上。分子间的碰撞在发生相互反应的过程中,是解释化学分子发生分解与组合的最为可能的原因。可以这么说,在化学反应过程中,除了分子间的碰撞之外,我们找不到其它的原因使化学反应发生。
如果我们将分子中原子间的结合状态看成类似于某种势能如电势能或者引力势能类似的存在状态,(虽然这两者在势能的状态上或者相互作用的模式存在不同,但是原子势能和其它势能在力的性质上来说,或者不同能量发生转化的原因上,两者的性质是相同的)采用力的解释模式对分子结合状态进行描述,那么可以建立和传统化学中对化学反应过程不同的解释方法。同时,对于解释微观物质本身属性的一些问题也有一定的启发。
通过如上,您可以看到,采用力学的方法解决化学的实际问题是可行的。但是,这需要改变能量的定义。就如我在本站其它的文章中所说的这需要将能量的定义改称动量的形式。并且这对于解释物质分子发生的化学反应,采用的常规的理解方式是存在可行性的。
关于采用力学的方法处理化学反应的一些实际的问题
1、化学反应的必要条件
化学物质发生化学反应除了必需的化学条件之外(两种物质是否可以发生化学反应),还必须存在特定的物理条件。前面我们已经考虑过这个问题,即:温度的限制
关于这样一个条件,我们是可以进行试验验证的。根据传统化学中物质反应的规律,(元素周期律以及价键结构)化学反应的发生只和核外电子的分布规律或者说和海外最外层电子数目有关,它们直接决定了两种化学物质能否发生化学反应的最直接的原因。但是,化学反应还必须具备特定的物理条件,这个特定的物理条件就是发生相互反应的两种物质分子,必须存在特定的相对运动状态。在上面,我把这一化学反应必需的特定条件用一个较为精确的词汇来描述,把它叫做分子间的相对动量。
这一条件是必需的,两种化学物质的反应可以发生,那么两种物质分子的相对运动状态必须大于这一基本的相对运动状态————即:相对动量
我们可以进行如下的检验:将任意两种可以发生相互反应的化学物质,降低到特定的温度,如接近绝对零度,而后使将两种物质放在一起,并使两种物质的温度回升。那么,当物质的温度回升到确定的数值时,两种物质即可发生化学反应。
在进行如上的检验过程中,两种物质发生化学反应的确定的温度也许会存在微小的变化,因为根据分子运动论,两种化学物质在运动过程中某一瞬时碰撞的相对动量虽然存在确定的关系,但是也存在一定的偶然性,下面我们就要讨论这个问题。
2、分子运动速度的统计规律。
一百年前,近代物理的开端就是将物理的描述范围开拓到分子领域,对微观分子的描述早已经趋近于完善,对微观物质分子运动状态的描述,比较有名的是玻尔兹曼分布率上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
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