如何定义化学反应速度

@ryanshan25很通俗形象的介绍了化学动力学。所谓化学动力学，粗略的说就是研究化学反应速度的。化学反应跟汽车飞机一样，都有速度。有些反应速度快，有些反应速度慢。这是很容易理解的，那么化学反应的速度应该如何定义呢？

首先不妨看看什么是速度。速度在物理学里面研究的很透彻，从最简单的匀速直线运动，到稍微复杂一点的匀加速直线运动和圆周运动，中学物理就学了不少。从数学意义上来说，速度无非就是一个变化率。在物理里面讲的这些速度，都是位移随时间的变化率，也就是：

那么如何定义化学反应的速度呢？很明显，对一个化学反应来说，并不存在神马位移。脑补一下实验室有一锅反应，跟煮汤似的，哪有什么位移？总不能反应炉子移动了吧。既然如此，我们就得另找一个能代替位移的量。这个量是什么呢？

其实也很容易想到，一锅反应，随着时间的延长，反应物会变得越来越少，生成的产物会变得越来越多。也就是说，这一锅反应里面的物质会有浓度的变化。好了，搞定了！我们可以用浓度来代替“位移”，用浓度随时间的变化来描述一个化学反应的快慢。如果浓度用 c (concentration) 来表示，时间用t (time) 来表示，那么反应速度r (rate)就是：

OK了，化学反应的速度就是如此这样定义的。如果进一步推广到微积分的概念，也就是当时间的变化趋近于0的时候，上面的式子可以写成：

由此可以看到，这里用到了一些数学知识，甚至包含了微积分。对化学这样一门实验科学来说，需要用到加减乘除以外的数学知识的地方可不多呢，动力学算是其中之一了。

最后呢，还是要打个补丁。严格的说，应该叫反应速率而不是反应速度，就不细讨论了。

关于化学反应速率更深入的讨论，可以参考下面的链接。第一个是英文的，第二个是中文的。

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_rate
2. https://baike.baidu.com/item/化学反应速率

图片来自pexels.com

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