格格党

手机浏览器扫描二维码访问

第四章 傍晚 4 1 晚餐（第8页）

为了降低水的硬度，洗碗机里装有离子交换树脂（见第三章第1节），这些树脂会用无害的Na+来取代自来水中的Ca2+和Mg2+。

但长期使用之后，离子交换树脂交换Ca2+和Mg2+的能力会达到饱和状态，因此，盐的添加能恢复离子交换树脂中Na+的功能，使树脂继续执行其功能。

一段时间以来，市场上还出现了“三合一”

洗碗机洗涤剂，也就是集洗涤剂、光亮剂和盐的作用于一体。

由于洗碗机洗涤剂的碱性很强并含有其他化合物，我们建议最好避免直接接触洗碗机洗涤剂，因为它们可能会对皮肤和黏膜产生刺激。

拓展：反应的自发性、热力学和动力学

根据经验确定的热力学定律预测了由大量粒子组成的系统的可能行为，或者更准确地说，它概述了这种系统的力学定律。

因为对有些人来说，热力学定律似乎是约定俗成的金科玉律，这些人没有敏锐的感知能力来使他们鉴别与单个粒子有关的数量级的数量，也不能频繁地重复他们的实验以获得最可能的结果[66]。

有些物质相互接触后会自发地进行化学反应，产生新的物质。

而另一些物质，即使在理论上认为它们之间是可以反应的，但就是不会发生反应。

还有一些物质，它们发生了反应，但反应会在平衡状态下停止，这种状态下同时存在着反应物和生成物（见第三章第1节拓展：化学平衡）。

造成这种差异的原因是什么？化学家们长期以来一直在问这个问题。

实际上，化学反应总是涉及能量的变化[67]，而只有将热力学（研究能量交换和转化的学科）工具应用于化学，才能针对这个问题给出令人满意的答案。

要评估一个反应的自发性，我们必须考虑两个因素。

第一个因素与能量紧密相连。

任何物理系统都倾向于发展到其总势能低于初始势能的最终状态。

实际上，较低的能量含量对应着较高的稳定性。

为了评估一个系统的能量含量，化学家定义了一个特殊的热力学状态函数，称为焓（enthalpy），用字母H表示。

在恒压（就像大气压一样是恒定的）条件下，化学反应中焓的变化（ΔH）等于反应吸收或释放的热量。

第二个要考虑的因素与另一个热力学状态函数有关，叫作熵（entropy），用字母S表示。

它与宏观物理态出现的概率有关。

宏观态包括的微观状态数量越多，这个概率就越大。

显然，无序状态（如气体）要比有序状态（如晶体）有更高的概率出现宏观态。

由于这个原因，熵被认为是对系统中物质混乱程度的一种量度。

热力学第二定律指出，一个孤立系统的熵变（ΔS）永远不可能是负数。

为了考虑到上面的两个因素，一个新的状态函数被定义为吉布斯自由能，该状态函数以美国物理学家、化学家乔赛亚·威拉德·吉布斯的名字命名。

它由字母G表示，其变化量由ΔG表示。

如果一个反应的自由能的改变量是负数（放能反应），反应将自发进行。

如果改变量为正数（吸能反应），则不会自发反应（但该反应的逆反应会是自发的）。

最后，如果自由能的变化等于零，反应就会处于平衡状态。

将自由能、焓和熵的变化联系起来的关系式中还包括温度（ΔG=ΔH-TΔS）。

适当地改变温度还有可能使一些非自发反应自发地发生。

这些考虑因素的实际重要性很容易理解，我们想想化工行业就知道了。

确定一个反应在热力学上是否被允许发生是非常重要的，但这不足以预测它是否会在实际中百分之百发生，以及它是否能够最终被成功实践。

实际上，有极其缓慢的化学反应（如钟乳石的形成）和极其快速的化学反应（如爆炸）。

反应速率被定义为在单位时间内生成物（或反应物）的浓度变化[68]。

反应速率与反应物的浓度成正比，各反应物浓度的指数被称为反应级数（orderofrea），而这个比例的常数被称为反应速率常数（ratet）。