化学中的主要观念

序运动：温度越高分子运动得越快。将上述概念与分子间作用力—由于核与电子间的静电引力—则可以对气态、固态、液态存在的理解提供解释。原子的永恒运动说明不仅分子在空间运动，而且它们自身也不是静止的，而是还具有转动和振动，我们能运用这些概念去介绍红外光谱及其应用，例如用于识别有机物分子。
　　
　　化学反应
　　
　　现在让我们研究有关化学反应的概念。化学反应的发生是由于反应物分子在移动中相互间发生激烈的碰撞足以使化学键断裂，从而发生各原子间的交换，同时产生了新的分子。也可以是一个分子的振动，激烈到足以破坏其化学键，形成更小的分子。这些阐述构成了对化学反应简明但却是基本的解释。更进一步探究，我们引入活化能概念，从而可以解释为什么一些反应进行得很迅速，而另一些反应在室温下，其速率几乎是难以测出的缓慢。这些就是使学生理解化学反应如何发生所需的最低限的知识。至于所有那些通常较详尽的阐述—建立反应速率的曲线图，反应级数，反应定律及其积分公式等等，相对于上述的基本概念来说，都是次要的。那些较详尽的阐述对于化学系的学生是重要的，但我怀疑在初级化学课中，学生学习它们是不是必要的。
　　
　　然而对于化学反应来说，却还有许多是应当提到的，可能是由于在6个主要观念中，化学反应是最重要的，因为各种各样的化学反应是化学的核心。从炼金术时代起，试图了解化学反应一直是化学家的首要目的。现在我们已经认识了许多不同类型的反应，但在其中特别应指出的两类，即酸碱和氧化还原反应，在全部无机、有机和生物化学反应中，它们是十分重要的，因此，我确信在初级化学课中应给予足够的重视。但是不能仅简单地从定义即质子的转移和电子的转移上，就能对它们作到彻底的了解。而对它们的介绍应是让学生通过在实验室中亲自观察实际反应的进行，或者求其次，也要参加演示教学实践和收看录像。这两种反应类型再加上一些其它的类型如生成沉淀的反应以及有机化学中的加成反应、取代反应等；可以使我们了解学习化学中所用到的数以千计的反应的本质。关于忽视化学反应研究的部分原因是认为这些内容在初级化学课中是属于描述化学的，因而认为是枯燥的。当然单纯描述性的，确实枯燥，但当今化学的发展已远远超越了单纯描述的阶段；了解反应的实质，并在特定的目标下应用它们，已是化学家理应设法做的事。多数工业以及纯理论的化学关注新物质如材料、塑料、药物的合成，以及选用更好的方法，包括价格重便宜、更符合环境要求的方法等来制备现在已知的物质。那么，在化学世界里，什么是最令人鼓舞的成就?那就是制备诸如某些稀有气体和富勒烯等新分子。因此，理应更加重视许多富有想象力的化学家所从事的很了不起的事业，从而在制造更多新分子的道路上继续前进。这样就可以向学生们显示化学会对启发创造性和想象力提供无穷的机会。
　　
　　元素周期表对于了解化学反应及其分类是很有帮助的。在化学发展史上它曾起了如此重大的作用，从而在确定化学主要观念时，不能不把它纳入其中。应特别强调指出的是早在人们比较详细地了解原子结构之前，门捷列夫即发明了这张对更好地了解元素和化合物性质及其分类的表。至今它仍然是化学家们达到以上目的的有力工具。在了解化学反应当中，我们还较广泛地应用如电负性、原子的大小、原子实电荷或有效核电荷等概念，这些概念都可以从此前阐述的简单原子结构模型直接推导得出。
　　
　　能和熵
　　
　　最后，我们需要知道为什么有些反应能发生，而另一些反应却不能，或者更确切地说为什么一些反应当只有很少一点生成物产生就达到了平衡，而另一些反应实际上是完全反应了。要弄清以上的问题，需要热力学的知识——特别是应用能和熵的概念和热力学第一定律、第二定律。热力学对学生来说是学不到的，正式的热力学方程更不可能学到。如果依据正规的教学过程进行，那是很枯燥的和比较难的。有人甚至认为熵是一个令人害怕的词。它似乎给人一个既抽象又难以理解的印象。但是我们并不需要这样做。每一个人都能够理解混乱度的概念，它实际上涵盖了熵的全部内容。学生已在讨论分子运动论时遇到过无规则运动的概念，化学反应能产生是整个宇宙(更简单地是指反应体系及其环境的总和)的混乱度在增加。这样，对放热反应来说，热量转入环境，使环境的熵值或混乱度增加了。在通常情况下，大多数反应是放热的，因为释出的热量转移到环境，使其熵值或混乱度得到很大的增加，一般来说，这比在反应体系内熵值或混乱度减少的数值要高。但是我们也会遇到吸热反应，这时体系的混乱度增大，由于反应体系从环境吸热而比环境混乱度减少的数值大，因而总体上来说，熵值或混乱度也是增加了。这就是理解热力学在化学反应中的作用的全部内涵。即一个反应能够进

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