四、化学中的过程

反应和过程

化学中的反应即化学反应，是物质转变为其他物质的过程，化学中的过程即化学过程，是化学反应经历的途径。化学反应必定经历一定途径，化学过程也就是指这种途径。因此，在化学中，反应就是过程，反应即过程。化学反应和化学过程具有相同含义。

化学既要研究物质的组成和结构，也要研究过程。化学对过程的研究有着悠久的历史。从炼金术时期算起到 19 世纪中叶以前，可以算作前科学时期，也就是关于化学过程经典理论建立以前的时期。炼金术把性质的变化视为化学变化；从波义耳到拉瓦锡，物质组成的变化即意味着物质性质的变化，因而物质组成和性质的变化过程也就是化学过程；从 19 世纪初到 19 世纪中叶，物质的组成和结构决定物质的性质，物质组成和结构的变化也就必然导致物质性质的变化，在这个阶段，人们实际上是把化学过程看作物质的组成、结构和性质的变化过程。那么，为什么会发生变化呢？正如前面指出过的，化学家们把发生化学过程的原因归结为化学亲和力，所以这个时期对化学过程的认识主要是围绕引起变化的原因而展开的。贝托雷在总结已有的研究成果的基础上指出，化学过程一方面决定于化学亲和力的大小，另一方面决定于反应物的质量，同时外部条件对化学过程产生重要影响。在他之后对化学过程的研究，大体上就是沿着这三条线索而展开的。

世纪中叶，一些化学家和物理学家从化学过程中能量转化的观点探寻亲和力的量度，实质上是从化学运动形式与其他运动形式的关系，主要是与物理运动形式的关系去寻求亲和力的量度。热力学理论建立以后，一些学者引用热力学理论和方法研究化学反应，获得了带有规律性的认识，结果逐步撇开了亲和力问题，撇开了发生化学反应的原因这个比较抽象的问题，转向了化学反应是怎样进行的这个比较具体的问题。这种研究主要涉及反应物和产物及其状态，通过状态（始态和终态即平衡态）说明过程的方向和限度。这就是通常所说的热力学观点。

与此同时，化学家们从化学反应本身出发，研究它们的内在根据和外部条件的关系，研究外部条件，如温度、压强、浓度等对化学反应进行快慢的影响，探索对化学过程进行控制的方法。这就是通常所说的化学动力学观点。

化学热力学观点和化学动力学观点，着眼点不同解决的问题也不同，但两种观点相互补充，共同解决化学过程问题，为理解化学过程提供了理论依据。

进入 20 世纪，相继建立了双分子碰撞理论和过渡态理论。前一种理论认为，只有活化分子发生碰撞才能引起化学反应；后一种理论也以活化分子碰撞为前提，不同的是该理论认为分子碰撞以后先形成一个过渡态，而后分解生成反应产物。此后，对化学过程的研究一方面进一步深入到具体途径，在微观水平上，从研究分子结构的变化与反应途径的关系，进而研究由指定量子态的反应物所进行的反应，或生成一定量子态产物分子的反应，以及反应物和产物分子的量子态均为定值的反应，这就是态—态反应；另一方面，从平衡态、近平衡态扩展到远离平衡态。1955 年，普里戈金（I·Prigogine）指出，远离平衡态的化学体系可以出现非阻尼振荡的化学过程，后来发现了

这种过程，普里戈金提出了耗散结构理论。

总之，化学反应即化学过程，是分子的组成、结构和性质随时间的延续而发生的变化过程，它包含三个主要因素：反应物和产物的组成和结构；过程的方向、限度和速度；过程的展开，即途径，化学中称为反应历程或反应机理。