题目

怎么判定一个化学反应能否进行?
以2H2+O2=2H2O为例,在298.15K时,△H=-571.66KJ/mol,△G=-474.38KJ/mol,△S=-326.279 J/(K·mol） 这里的△G是小于0的. 说△G小于零可以自发进行,可是显而易见的是,在此温度下将氢气和氧气放在一起,不会自动变成水吧... 那么究竟怎么样才能判定化学式能否自发进行,或者说需要什么条件? 另一方面,那些△G大于0的反应,什么时候也可以在某些条件下进行呢?比如2H2O=2H2+O2,电解条件下就可以进行.

提问时间：2021-01-15

答案

首先考虑热力学.没有其他功的情况下,△G可以作为判据.题主说的电解水就属于引入了其他功——电功.很多有前景的反应其实都是△G>0的反应,怎样实现呢?上帝说,要有光.例如光解水就是目前的研究热点之一,光能清洁,而且是从太阳获取,属于根源上的收益……扯远了.光能的引入也是引入了其他功.另外△G反映的是反应进行程度,△G正值越大,反应程度越小,一般△G>40kJ/mol可以认为不反应了.其次要考虑动力学.其实有很多反应热力学判据会发现反应应该很彻底,但是普通情况下(如常温常压没有其他引发条件)很难发生.比如氢气氧气混合,一般需要“点火”等条件(引发自由基式爆炸反应)才能剧烈的生成水.这是因为反应不是一步到位的,中间要经过许多步骤.比如发生起始步骤需要很高的能量来活化,就产生了动力学的阻力,也就是说,以氢气氧气混合为例,这个体系是热力学不稳定的(热力学上来看会生成水),但是动力学稳定(混合很难发生反应).形象的来看,可以用爬山的模式来说明.还是以氢气氧气混合为例,这个体系初始呆在一个小山包上,最终生成水可以看做是跌入了马里亚纳海沟,所以总的来看一路滚下坡应该是很有利的.但是由于常温搁置,这个反应需要经过一个珠穆朗玛峰的高度,所以没有其他点燃等条件,很难发生.总而言之言而总之一言以蔽之,化学反应能否进行需要热力学判据和动力学判据.