化学动力学

化学动力学，也称为反应动力学，是物理化学的一个分支，与理解化学反应的速率有关。 它与化学热力学形成对比，化学热力学处理反应发生的方向，但其本身并没有说明其速率。 化学动力学包括研究实验条件如何影响化学反应的速度和产生有关反应机理和过渡态的信息，以及构建也可以描述化学反应特征的数学模型。

1864 年，Peter Waage 和 Cato Guldberg 通过制定质量作用定律开创了化学动力学的发展，该定律指出化学反应的速度与反应物质的数量成正比。

Van 't Hoff 研究化学动力学，并于 1884 年出版了他著名的 Études de dynamique chimique。 1901年，他因发现溶液中的化学动力学定律和渗透压定律而获得xxx届诺贝尔化学奖，以表彰他做出的非凡贡献。 在 van 't Hoff 之后，化学动力学处理反应速率的实验测定，从中推导出速率定律和速率常数。 零级反应（反应速率与浓度无关）、一级反应和二级反应存在相对简单的速率定律，并且可以推导出其他反应。 基本反应遵循质量作用定律，但逐步反应的速率定律必须通过结合各个基本步骤的速率定律来导出，并且可能变得相当复杂。 在连续反应中，决速步骤通常决定动力学。 在连续的一级反应中，稳态近似可以简化速率定律。 反应的活化能通过 Arrhenius 方程和 Eyring 方程通过实验确定。 影响反应速率的主要因素包括：反应物的物理状态、反应物的浓度、反应发生的温度以及反应中有无催化剂。

Gorban 和 Yablonsky 认为化学动力学的历史可以分为三个时代。 xxx个是寻找化学反应的一般规律并将动力学与热力学相关联的范特霍夫波。 第二个可以称为 Semenov-Hinshelwood 波，强调反应机制，尤其是链式反应。 第三个与 Aris 和化学反应网络的详细数学描述有关。

反应速率取决于发生反应的物质。 酸/碱反应、盐的形成和离子交换通常是快速反应。 当分子之间形成共价键并形成大分子时，反应往往会变慢。

反应物分子中键的性质和强度极大地影响了它们转化为产物的速率。

反应物的物理状态（固态、液态或气态）也是变化率的一个重要因素。 当反应物处于同一相时，如在水溶液中，热运动使它们接触。 然而，当它们处于不同的相中时，反应仅限于反应物之间的界面。 反应只能发生在它们的接触区域； 在液体和气体的情况下，在液体的表面。 可能需要剧烈摇动和搅拌以使反应完成。

这意味着固体或液体反应物越细，每单位体积的表面积就越大，与其他反应物的接触越多，因此反应越快。 打个比方，生火是用木屑和小树枝，不会马上用大木头。 在有机化学中，水反应是均相反应比异相反应发生得更快的规则的例外（溶质和溶剂不能正确混合的那些反应）

在固体中，只有那些在表面的粒子才能参与反应。 将固体粉碎成更小的部分意味着更多的颗粒出现在表面，并且这些颗粒与反应物颗粒之间的碰撞频率增加，因此反应发生得更快。 例如，果子露（粉末）是非常细的苹果酸（一种弱有机酸）粉末和碳酸氢钠的混合物。 与口腔中的唾液接触时，这些化学物质会迅速溶解并发生反应，释放出二氧化碳并产生嘶嘶声。