热力学和动力学

要理解化学反应过程中的热力学与动力学现象,首先要明白反应热力学和动力学不是分割开来的。热力学研究的关注点在于一个反应能否发生,在什么样的条件下才能发生,所以熵增原理和吉布斯自由的判据在热力学研究领域扮演着无法撼动的位置。动力学,顾名思义就是研究化学动态过程的内容,动力学方面就相对复杂很多,有着各种反应模型,一阶反应,二阶反应等等,包括大名鼎鼎的阿伦尼乌斯定律的适用,总之动力学研究的关注点是时间,如果说热力学限制了反应上限和反应的静态过程(准确的说是准静态)那么动力学则决定了反应达到这个上限的时间以及在这段时间内的反应状态方程,用有限元分析的角度来看就是热力学研究的是稳态,而动力学研究的是瞬态。

因为化学反应,无论是放热还是吸热反应,通常都会先要越过一个能量山丘,然后放热反应可以链式反应的方式进行,而吸热反应就要不断地吸收能量。其实热力学就是看是否有潜力,动力学就是看是否能实现。

从化学反应中超离出来,我们时刻都面临着热力学和动力学的问题。我们有潜力能够做到的事情,却会有很多事情不能实现,是因为我们有可能投入的精力和能量不够,也可能是能量发散得太多,也可能是越过能量山丘的方式不对,还可能是未能将事项细化到可以完美进行的层次。

在热力学上我们能做到的事情,就会在动力学中进展缓慢,甚至逐步减缓而悄然停止。

当然,我们即便是在某些事情上做到了非常不错的阶段,但由于我们的选择,使得某些其他的可能塌缩湮灭,即得到就代表着得不到。在这个过程中,我们的运动方向选择就非常关键,把一个又一个的阶段串起来,还是独立出来,就体现了动力学的精髓。

犹如,我们学过的每一个化学方程,其实都是由很多的过程构成,每一个过程的反应是否能够串联起来,路径是否合理,也就决定了整个方程反应的效果。

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