化學反應 · 微觀世界

有效碰撞

分子不停地運動、碰撞，但絕大多數碰撞並不發生反應（灰色微光）。

只有同時滿足兩個條件的碰撞才是有效碰撞（金色閃光）：

① 沿碰撞方向的能量 ≥ 活化能 Ea；② 取向合適——H₂ 與 I₂ 需要“並排”相撞，才能同時斷開舊鍵、形成兩個 H–I 鍵。

溫度與活化分子

同一溫度下，分子的能量並不相同，而是服從麥克斯韋–玻爾茲曼分佈（白色曲線）。

能量 ≥ Ea 的分子叫活化分子，在舞臺上發出橙色光。

升高溫度，曲線變矮變寬，活化分子百分數急劇增大，有效碰撞隨之增多——這就是溫度升高反應加快的原因。

催化劑

底部的鉑表面是催化劑。分子吸附在表面上，舊鍵被削弱、取向被擺正，反應換了一條活化能更低的路徑（綠色虛線）。

同樣的溫度下，更多碰撞能翻過更低的能壘：綠色閃光集中出現在催化劑表面。

催化劑不改變反應熱 ΔH，自身在反應前後也不變。

濃度與壓強

單位體積內的分子越多，單位時間內的碰撞次數越多，有效碰撞也就越多。

推動活塞壓縮氣體，或加入反應物，觀察碰撞頻率和反應速率的變化。

注意：活化分子的百分數沒有變，變的是單位體積內活化分子的數目。

化學平衡的建立

2NO₂（紅棕色）⇌ N₂O₄（無色）。

開始時只有 NO₂，正反應快、逆反應慢；隨著 N₂O₄ 增多，逆反應逐漸加快。

當正反應速率 = 逆反應速率時，各物質的濃度不再變化，達到化學平衡。微觀上兩個方向的反應從未停止——這是動態平衡。

無論從 NO₂ 還是從 N₂O₄ 開始，最終到達同一個平衡。

平衡移動

改變條件，平衡會向減弱這種改變的方向移動（勒夏特列原理）。

升溫：向吸熱方向（生成 NO₂）移動，顏色變深。

壓縮：向氣體分子數減少的方向（生成 N₂O₄）移動。仔細看：壓縮瞬間顏色先變深（濃度增大），隨後又變淺一些。

鏈式反應

H₂ 與 Cl₂ 混合，在暗處幾乎不反應；一旦強光照射就會爆炸。

光把 Cl₂ 拆成兩個氯原子 Cl·（自由基，發光的小球）。每個 Cl· 奪走 H₂ 的一個 H，生成 HCl 和 H·；H· 又奪走 Cl₂ 的一個 Cl，重新生成 Cl·……

一個自由基能引發成千上萬次反應，同時放出大量熱，反應越來越快——這就是鏈式反應。