请问化学反应方程式中，反应物与生成物之间用一个 =，或者 ⇌，或者 → 连接，分别是什么意思？ 第1页

这算是国内中学化学的一个奇怪的规矩，无机用=，有机用→，可逆反应有时用 。

国外教材和大学教材其实更多使用→，上海的教材据说曾主动“吸收外国先进经验”，无机有机一律用“→”。近几年说是无机反应用改回“=”了。

至于==，可能是排版问题，也可能是一些老师认为化学的“长等于”和数学的等于不同，或者说等式、方程式、化学反应式是三种不同的东西，特意弄的。其实等式、方程式、化学反应式都是equation。个人感觉就和一些编程资料里反复强调“x = x+1”的等于号是赋值，不是真的等号一样，挺无聊的。

开头这个奇怪的规则延伸出好多解释，有些是附会的，比如有机里“=”会被认为是双键，所以用“→”，无机配合物里的配位键用“→”，所以用“=”，这个听听就好。现在更常见的解释是“‘=’还是‘→’要看反应是否是定量完成的，或者说是否是唯一的反应进行方向，不存在副反应，并进行到底”。也就是说定量了才能“前后相等”才能用“=”，而有机反应副反应多所以不能写“=”。

后面这个解释现实中经常引发一连串追问——无机化学中可能出现的副反应也不少啊？李比希测有机物分子式用的是燃烧法，难道不是定量的吗？有机的Click反应应该怎么处理？……出现这情况是对定义过度解读了。

上面这个解释中“定量”这个说法对应了goldbook解释中“stoichiometric”这个词。IUPAC Compendium of Chemical Terminology p262.

上图中前面讲的是“什么叫化学方程式”，这个不多说，关键是最后化学反应中间的连接符号问题：

= for a stoichiometric relation

stoichiometric reaction指“化学计量反应”，听起来很抽象，有一个词叫做“化学计量数”(stoichiometric number)，就是反应方程式中，参与反应的物质前的系数。

→for a net forward reaction

forward reaction就是“正向反应”，就是高中书上勒夏特列原理中的那套东西，net forward reaction指“净的正向反应”，就是形成了产物。

后面两种双箭头应该好理解，就不解释了。

能看出上面四种符号不冲突，没有规定说“无机只能是=，有机只能是→”，或者“可逆反应一定要用 ”，不同的符号只是用来传达不同的信息，“=”强调满足化学计量，“→”强调正向反应，双箭头强调处于平衡（equilibrium）或者可以朝着两个方向进行。

要说IUPAC这个规定有什么硬约束的话，大概只有“不符合化学计量的反应不能写=”“不自发的反应不写→”（这样说不严谨）吧。

所以上海的中学教材、国外的教材、大学的教材里各种反应写成“→”也没什么问题。但现在中学化学已经形成了一套自己的体系了，它有这种规矩就遵守吧。

要说历史的话，→ 是炼金术的遗留，早期炼金术一般都是文字描述或者隐语。炼金知识形成规模后需要简洁且普遍能接受的语言来记录。 1747 年威廉·卡伦 (William Cullen) 在格拉斯哥大学创立了化学系。 他手写的讲义包含使用箭头和字母的图表，表示当时已知的四种不同类型的反应，卡伦希望它们能帮助他的学生更好地理解化学反应，如下图。波浪线是“沉淀”，图里他想表达的是“元素间的置换”，现在看起来有些奇怪，但要注意到年代，1747年拉瓦锡才4岁。一些资料认为这种图是受到了牛顿《光学》的影响。

这个符号体系现在可以“翻译”如下，有一点语言学奥林匹克的感觉。中间的原图相当于“硝酸银 → 硝酸铜”这种记法。这就是→的故事。

之后的化学反应式可能受“亲和力”说的影响经常画成类似生物题里的遗传系谱图那样（1775年Bergman提出的反应记法）。

图里的Goethe就是那个歌德，这里虽然是在玩梗但歌德确实研究过化学。右边是他提出的 human chemical reaction theory的示意图。他晚年有一本四角恋长篇叫《亲和力》Affinity，这名字就来自化学，按现在的理解可以叫《化学键》^[1]。他在化学领域的成就参考：

上面这种Bergman图和现在的化学方程式差距还是很大的。记得见过有人提问“化学方程式是仿造数学的方程式来的吗？”确实是。

最早用类似数学公式的形式水平地描述化学反应的是拉瓦锡，下图中的（+）之类的标记表示发生了反应，那个类似系数的字母表示比例和乘积，♂，△表示各种物种。也有学者认为拉瓦锡是第一个在化学方程式中用=的，当然他用的 = 和现在的 = 不同。

回到正题，“→”表示生成了物质是炼金术的传统（知道化学平衡后变定义为净的正向反应），那“=”或者说stoichiometric呢？

这就要讲到德意志化学家 Jeremias Benjamin Richter（1762-1807)。他在1797年发现了当量定律，认识到酸碱盐之间的反应存在着确定的定量比例关系。现在因为直接讲物质的量，很少再提“当量”的概念，最多就提个TNT当量，但这个发现在那时意义重大。

Richter 大学学习数学和哲学，毕业之后担任化验师，他认为化学是应用数学的分支，于是把数学方法引入了化学中。^[2]此后，炼金术士开始关心起反应的数量关系了。他还提出化学反应中产物和生成物的质量相等^[3]。不过他没有提出用=表示，而是画成下面这样

在经过定比定律和原子论的思潮影响后，炼金术士对“炼金术”的理解焕然一新。十九世纪中叶，在数学式的水平书写+原子论+化学计量学的影响下产生了下面这种写法，因为中间写成=，所以被称为equation，化学方程式Chemical Equation的说法由此而来。

1858年英国一本教材中对两种记法的比较，明显能看出Bergman记法很复杂，迟早被淘汰：

同时A→B的炼金术传统还保留着，普遍不配平、不写全反应产物的有机反应更常用箭头。要说这不是狭义上的方程式吧，也对。但现在的“化学方程式”就是怎么定义的，不写全不配平用“→”也可以叫equation。

又因为箭头暗含正向移动的意思，1884年，能斯特和范特霍夫等人提出用双向箭头表示可逆反应。^[4]两种双箭头早期没有区别，但后来有了一些差异。比如拉瓦锡汞和氧的那个反应应该是 ，而不是 ，因为文火加热氧化，聚光强热下分解，正向和逆向反应的条件不同，不是处于平衡状态。

所以看到下面这些记法不必担心他们“书写不规范考试会扣分”。

参考

1. ^ 所以可以说歌德是“他们之间产生了化学反应”甚至“生态化反”这些说法的创始人？
2. ^ http://scihi.org/jeremias-richter/
3. ^ 那年头化学测量很不准，连定比定律都要到他死后半个世纪才被验证。所以很多资料认为他过分追求数学形式对化学事实的说明，经常捏造数据。 而且他的文章用词非常晦涩难懂，也导致他的理论当时很难被接受，提到当量可能更多的时候会想到“倍比定律”。有多晦涩难懂呢？stoichiometric 化学计量学这个词就是他1792年首次提出的，同源的stoichiology 指细胞生理学，而stoikheion 希腊词根，指element。
4. ^ http://www.eoht.info/page/History%20of%20chemical%20equations