热力学(或能量学)考虑的是平衡态下的状态分布,它的核心物理量是自由能(能量)差值。
而动力学考虑的是达到平衡态之前的演变过程和速率,其核心物理量是自由能(能量)势垒。
假设反应过程中的能垒变化如上图所示,体系中只存在两个稳定状态,对应 和 两个能级。
在 这个过程中,能量并不是单调的下降,而是要先提高 ,跨过能垒后然后才能下降。这个反应发生的动力学速率:
,
在一定温度下,反应的动力学速率由反应物浓度 和能垒决定,与 这个差值无关。
但如果有无穷的时间的话,无论反应速率多小,体系最终都会达到平衡态。平衡态下, 和 过程的速率相等,即:
此时的状态分布
所以体系的平衡浓度由 这个差值决定,与能垒无关。
所以,当 时,反应是能够进行的。但同时 这个能垒如果很高的话,反应进行的会很慢,在有限时间内可以认为不发生。
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