在19世紀(jì)及以前,,化學(xué)幾乎還是獨(dú)立于物理的學(xué)科,,化學(xué)的發(fā)展主要是建立在經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)之上,。這期間化學(xué)工作者總結(jié)出了很多實(shí)用的規(guī)律(從道爾頓的原子學(xué)說到阿伏伽德羅的分子學(xué)說),,其中相當(dāng)一部分是定量規(guī)律,例如質(zhì)量守恒定律,、定比定律,、倍比定律、質(zhì)量作用定律,。其中質(zhì)量作用定律描述了化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系,,是化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ),它由G.M.古德貝格和 P.瓦格在1867年提出,,后來又經(jīng)過了包括他們?cè)趦?nèi)的多位化學(xué)家的發(fā)展和完善,,其內(nèi)容如下。 質(zhì)量作用定律 基元反應(yīng)的反應(yīng)速率與各反應(yīng)物的濃度的冪的乘積成正比,,其中各反應(yīng)物的濃度的冪的指數(shù)即為基元反應(yīng)方程式中該反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù),。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 基元反應(yīng)可以認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)中最基本的反應(yīng)。從碰撞理論的角度來理解,,基元反應(yīng)就是指分子之間直接發(fā)生一次碰撞生成新物質(zhì)的反應(yīng),。實(shí)際反應(yīng)很多是由多步基元反應(yīng)復(fù)合而成。 例如,,基元反應(yīng) NO2+CO=CO2+NO 其速率方程式為: r=k[NO2][CO] 式中[NO2],、[ CO]分別為反應(yīng)物NO2和CO的濃度,k稱為反應(yīng)的速率常數(shù),式中各濃度的指數(shù)之和就是反應(yīng)級(jí)數(shù)(此處為二級(jí)反應(yīng)),,即基元反應(yīng)中發(fā)生一次碰撞的分子數(shù),。 盡管質(zhì)量作用定律最先是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,但也可以由碰撞理論,、過渡態(tài)理論,、PRKM理論等模型推導(dǎo)得到,它不僅適用于氣體也適用于稀溶液,。質(zhì)量作用定律不僅在化學(xué)中有重要意義,,它還被推廣到核物理、生態(tài)學(xué),、傳染病學(xué)等很多領(lǐng)域,。 |
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