化學反應不單單只是物質的變化，還有能量的變化，研究化學反應也不能單單停留在方程式上，反應物是啥？生成物是啥？而要考慮到化學反應的狀態以及過程。

一個化學反應過程究竟是怎樣進行的呢？我們姑且先不說化學反應，先談談追女孩子的過程吧，估計這樣你才有興趣。

一個追女孩子的過程究竟是怎樣進行的呢？追女孩子首先要考慮到追到她的可能性，想想一個成天打游戲的死肥宅很難追得到高冷女神的。假設我死心悔改，追到她有那么一丟丟的可能性，這時候就要看我追她需要多長時間吧，總不能讓我等個半輩子，才同意做我女朋友，這時候黃花菜都蔫了。就算追到手，我還得好好培養感情對不對，總不能把女朋友放一邊繼續打我的游戲，我得和女朋友共同努力，讓我們關系升溫，這個關系究竟有多溫呢，我和女朋友關系究竟能好到什么程度呢？這也是追女孩最重要的東西。

因此我們可以總結追女孩的三個法寶：

一、 判斷追到女神有沒有可能性（這個是你在實施追求的前提，也是你能追到女神的“推動力”）

二、 追到女神需要多長時間（追求的速率問題，是快還是慢？）

三、 追到女神后和女生的親密程度（戀愛可持續化的保證）

說了這么多追女孩的事情，這個和化學反應原理又有神馬關系呢？

其實人類研究很多事物的過程都是類似，追到手有沒有可能性？追到手花多久？關系能到什么程度？研究化學反應過程也是如此。

一、判斷化學反應能不能發生？

二、它進行的是快還是慢要多久？

三、它能進行到什么程度？反應限度？

這三大問題，問的就是追女孩的核心，哦不，化學反應的核心！這三大問題來了，我該怎么解決呢？

一、化學反應能不能發生？

首先是一個化學反應能不能發生，就是化學反應的方向問題，化學反應能不能朝這個方向進行。談能不能發生，我們不如把眼光放遠一點點，自然界中有很多奇妙的過程，天會下雨，石頭從高處落地，水往低處流，無論是人的生老病死還是自然界的花開花落，這些過程都是自然而然進行的。

汽油在幾百攝氏度燃燒變成二氧化碳，是件自然而然的事情，點火就能燒著。但是在同樣的溫度下，你想把二氧化碳變成汽油，就是一件不可能的事情。因為它不符合這個“自然而然”，我們稱這個反應沒有自發性。

自然界中有兩大規律，一個是能量越低越穩定，另外一個是最大混亂度傾向（熵增原理）。石頭在高處就不穩定，相比低處它的重力勢能大，所以它就有往低處落的傾向，釋放重力勢能。低處的石頭是不會想著往高處蹦的，除非你額外做功。生活中熵增原理比比皆是，整潔的桌面會自然而然變亂，整齊的頭發你不管它也會變亂，有序的花瓣最終會散亂，一個骯臟的房間不會自動變清潔。你想要事情變整潔，有條理，有秩序，就必須與這個自然法則對抗，付出的代價就是額外做功。

在化學反應中，用焓變（△H）來反應化學反應能量的變化，用熵變（△S）來反應它的混亂度的變化，綜合這兩點，提出的吉布斯自由能判據（△G=△H-T△S）來判斷一個化學反應究竟能不能自然而然發生。顯然如果一個化學反應，它釋放出了能量，并且混亂度變大了，它在任何溫度下都有可能發生。

二、化學反應進行的快與慢（反應速率）

一個化學反應能不能進行，是我們研究這個化學反應的前提，吉布斯自由能判據只能讓我們知道反應能不能發生，卻不能知道反應的快與慢。有些反應確實可能發生，但是需要用掉上萬年的時間才能進行徹底，比如溶洞的形成。而有些反應則很快就能進行徹底，比如酸堿滴定，炸藥爆炸。

如何控制化學反應的快慢尤其重要，比如我是化工廠廠長，我的生產中用的化學反應要10天才能進行徹底，但是我有種方法，可以加快它的反應速率，1天搞定，這樣的話，我只用1天就能生產10天的貨，并且還節約了9天的工廠管理費。另外，還有些化學反應我并不希望它辣么快進行，比如鋼鐵的腐蝕。

那么問題來了，化學反應速率和什么有關呢？我們又該如何控制化學反應速率呢？

談反應速率，我們不如談談一個化學反應的微觀過程，比如氫氣和氯氣生成氯化氫。假想一個密閉的容器里面，充滿了氫氣和氯氣，這些氣體都在做著無規則熱運動。氫氣和氯氣要想發生化學反應，氫分子和氯分子就必須相互碰撞在一起，碰撞在一起還不一定能發生化學反應，必須得是“有效碰撞”，大多數碰撞是“無效碰撞”，那么怎樣才能完成有效碰撞呢？就必須要讓分子活化，只有活化的分子才能完成有效碰撞，而讓分子活化，就必須給這個分子提供活化能。

氫氣和氯氣反應機理

這個微觀過程就是，氫分子的氫氫鍵斷裂，氯分子的氯氯鍵斷裂，形成中間態氫和中間態氯原子，這個中間態的氫原子和氯原子才是能夠發生有效碰撞的活化分子（微粒），而要讓化學鍵斷裂，就必須提供能量，這個能量就可以看做為活化能。（但不是活化能），最終活化分子完成有效碰撞，形成新的化學鍵就會釋放出能量。（這只是一種假象過程，方便理解，更真實的情況是氫氣和氯化氫結合在一起形成過渡態分子，然后斷裂成兩個氯化氫。）

（by the way，這里就可以看出化學反應和能量的關系，化學反應的微觀解釋就是有舊的化學鍵的斷裂和新的化學鍵的形成，斷鍵吸熱，成鍵放熱，因此一個化學反應既有吸熱和放熱，但是如果吸收的熱大于放出的熱，它就是吸熱反應，反之亦然。）

知道了這個微觀過程，我們就可以搞出兩個關鍵，有效碰撞和活化能，化學反應速率就和這個有關系。

（其實化學反應速率在《化學動力學》的研究范圍內，真正的反應速率和化學反應的本征動力學以及傳質動力學有關，而在本征動力學里面有個赫赫有名的方程，叫做阿倫尼烏斯方程，高中為了簡便只考察化學反應本身的動力學，做了很多簡化）

如果我們讓有效碰撞變多，并且能夠降低活化能（降低分子達到活化狀態的門檻），這個反應反應是不是越容易進行？看起來就是反應速率加快了！

實際操作上，我們通過加熱，加壓，增大濃度這三個方面來提升分子的有效碰撞。加熱能夠讓分子熱運動更加劇烈，發生有效碰撞的機會就會變大，同樣加壓和增大濃度就是讓分子在反應體系中更加密集，碰撞在一起的概率就變大了。

另外還可以利用催化劑來降低反應的活化能，實際上催化劑是參加進了這個化學反應，催化劑可能與某個反應分子結合，讓它更容易到達活化狀態，因此反應變得更加容易進行了，而在反應終點的時候，催化劑又脫離了反應物。催化劑可以說就是一個默默無聞的貢獻者，送它一個好人卡！（此外什么超聲波啊，核輻射啊，光照啊，也能加快反應速率，它們的本質就是給分子提供了能量，讓其碰撞更激烈或者活化。）

稍微總結一下，化學反應速率和幾個條件有關系，就是溫度、壓力、濃度和催化劑等，我們控制化學反應速率也就是從這幾個角度下手。

催化反應和無催化反應的能量過程，反應物首先要被活化才能反應，達到活化狀態需要往上爬過一個“能壘”，然后才能轉化成生成物，這個“能壘”越低則更容易爬過去，催化劑就能降低這個“能壘”——活化能

對了，我們還忽略了化學反應速率的表達式，我們選用單位時間，反應物或者生成物的濃度的改變量，來表達反應速率，v=△C/△t,時間單位常用分鐘，所以在高中反應速率的單位通常是mol/(L·min)，談及反應速率的表達式我們還要注意到這個和你選擇的物質的有關，同樣的一個化學反應，你選擇其中不同的物質作為參考，得出的反應速率也就不一樣。

之所以選擇濃度的改變量來作為反應速率，是因為濃度方便測量，你要是選擇質量、物質的量或者壓強的改變量，其實本質上是可以的。不過也不要給自己添亂子，安安分分地按照濃度來吧。

三、化學反應的限度（化學平衡）

前面我花了很大篇章來談及化學反應速率，不過最重要的還是在化學反應限度這塊！就好比追女孩（原諒我喜歡用這個例子），你就算把他追到手了，更重要的是你和她的關系到底如何，好到如何程度？同樣對于一個化學反應，我們也要知道它究竟能進行到什么程度？

在前面的反應速率里面，我提及到了當化學反應結束時，怎么怎么樣，這個結束就可以看做為化學反應限度。假設我還是一個化工廠廠長，這個廠生產合成氨，就是用氫氣和氮氣反應生產氨氣，我在做實驗的時候，發現100g的氫氣，最后只有1g能夠轉化為氨氣，剩下的99g我就算放一萬年，它還是保持99g不變，無法繼續轉化為氨氣。

這時候我們稱為反應達到了平衡，也就是這個反應它達到了極限，再想讓它生產氨氣，你就必須改變條件了，要想馬兒跑，就必須給馬兒吃草。有點基礎的同學，就可能就要問啦，我記得化學平衡里面有什么可逆反應。

對！就是可逆反應，因為很多化學反應不是說達到平衡就停止了！只是看起來停止了，實際上沒有。就好比睡得像豬一樣的人，看起來他沒有動靜，對外界的反應也沒回應，就像死掉了一樣，但是本質上還是活著的！同樣對于一個達到反應限度的可逆反應，它已經化學平衡了，看起來放一萬年沒啥變化，就像“死掉的化學反應”，但是化學反應依舊在進行著，反應物會不斷地變成生成物，同樣生成物也會不斷變成反應物，這一些都在你眼皮子底下進行著，你卻看不到也難以測量出來。是因為反應物變成生成物，同樣生成物也會變成反應物，正向反應的速率和逆向反應的速率是一樣的，所以反應物以及生成物的質量沒有改變。

這個就好比，你吃一碗黃燜雞花了20元，但是呢你做大掃除又賺到了20元，看起來你的總資金沒有變化，但是你的資金是在流動的，有支出也有收獲！

其實呢，對于所有的可逆反應，一旦反應開始進行，反應物轉化成生成物，這時候，不單單只有反應物