化学反应过程的可能处理方法

志勰


化学分子运动变化的解释方法

形成化学反应的原因

   如果我们精确的描述化学分子分解与组合过程中的原子和分子的状态并描述形成化学反应的原因,从分子和原子间的相互碰撞去解释,是唯一可行的方法。实际上,我们对化学分子的反应过程进行考察,我们不能发现除原子和分子间相互碰撞之外的其它原因。不论是气体、固体、还是液体。

    首先化学反应存在确定的温度,并且,根据分子运动论,物质确定的温度对应确定的分子的运动速度。我们必须确定的是,化学反应过程中,使两种分子发生化学反应的最直接的原因。

    传统物理中对温度的定义是将分子的平均动能和物质的温度成正比。这样,依据传统物理学中的观念,化学反应依赖于分子的平均动能。在这种关系里,并没有分子间相互作用的直接的力的关系。换句话说,形成化学物质间相互发生化学反应的不是两个原子或分子间力的作用。

    我个人认为,两种物质间发生的化学反应依赖于两种化学分子间的相互作用力。我对能量与物质量之间的关系物质确定温度所拥有的热能是同分子的平均震动动量成正比,对于气体来说,气体分子的平均运动速度同气体的温度成正比。这样,在处理化学问题时,物质分子间的相互作用来源于化学分子间的相对动量。这样,两种分子间发生的化学反应最直接的原因来源于分子间力的作用。

化学反应过程的描述

    化学反应过程中我认为经历如下两个过程:

    1、分子中原子间的分解。

     通常确定的化学物质在某种条件下都可以独立存在,即以确定的分子结构存在。如果这种物质和别的物质发生化学反应,首先是物质的分解。这需要外来的作用打破分子的这种稳定的结合状态。对于化学反应,大家可以看到,采用动量描述是方便的。

     我们不能对分子的结合状态进行确定的描述,这来源于化学分子中电子的结合状态时未知的。但是根据力学中的碰撞,有如下的两种状态。一种是,在碰撞过程中的形变,如果是弹性碰撞的话,那这一形变会产生弹性势能。另一种是决定在碰撞过程中的加速度的物理量,通常叫它弹性系数。我们不知道化学分子确定的结构状态,但是在碰撞过程中,弹性系数一定是和化学分子中原子和电子的结构状态相关的物理量,并由这种结构状态决定。

    2、分子的分解与组合

    分子中原子间的结合状态是由原子和电子在空间中的分布状态决定。如果分子的稳定状态被打破之后,并有和打破的分子中的原子或原子团更稳定的结合状态,那么,就会形成新的化学物质,但同时,更稳定的新的化学物质会给与分解出去的原子一个力的作用。这个作用是由原子核外层的电子产生的,给与分解出去的原子作用力一直到这一新的原子的稳定的空间区域之外。

     如果新物质分子给与分解的原子的推斥的力使两个新个体的运动速度大于碰撞前的速度,那么,此过程是放热过程,如果小于碰撞前的速度,则是吸热过程。

 

     两种物质分子是否会发生化学反应就依赖于这样两个条件;一是两种物质分子的相对动量是否大于使分子发生分解的相对动量值。二是两种相互碰撞的物质分子中是否存在相互交换成更稳定的结合状态。前者依赖于分子间的动量。后者依赖于分子中原子间的相互结合状态。

 

对于化学反应过程状态的描述

   从如上对化学反应过程的分析中,我们看到,化学反应中重要的两方面的分子的分解与组合,都是与原子核外层的电子分布状态直接有关的。

   在原子论中我将原子的静止的存在状态归因于原子中原子和核外电子之间的相互作用。并且原子中电子的分布状态依赖于和核外电子的作用,多原子分子中电子在空间中的分布状态将会比原子更为复杂。这样会给与我们描述分子的存在状态并实现从力学角度的计算,存在一定的困难。原则上来说,我们知道确定的分子的确定的存在状态,可以实现从力学角度对化学分子进行化学反应和属性的计算。

    另一方面,精确的电子在原子核外层空间的存在状态我们现在是不知道的。但是,我们通过对化学分子的化学反应过程及在化学反应过程中属性,同样也可以得到原子核与核外电子的信息。

    目前,统计物理学和其它的处理微观物质的处理方法给我们一种借鉴。是否存在一种中介的描述方法。

    利用化学反应过程中分子间的相对动量去处理化学分子稳定的结合状态分介点。这样可以提供给我们一些关于分子结构的信息。

    此外,近似对化学分子存在状态进行描述的量可以通过等量关系进行替换。在化学反应过程中,决定化学反应过程的是分子间的相对动量。碰撞过程中化学分子的任意一个相对动量大小的碰撞,都会对应于化学分子的某种状态,相对动量不同,分子的相互作用状态也是不同的。这样,在化学反应过程中,我认为,可以采用分子间的相对动量对化学分子的碰撞状态进行相似的描述。

 

                                                                   2000.7.2