化學原理啟迪137
1. 為了探索化學平衡的重要特性，我們要討論，「氮」與「氫」合成「氨」的反應：N2(g)+3H2(g)←→2NH3(g)
2. 這個實驗稱為「哈柏法Haber process」，哈柏法具有高度經濟價值，因為氨是穀物的肥料。
3. 不過，非常諷刺的是，這個帶給人類福祉的哈柏法，是德國在第一次世界大戰之前發現的，目的是要製造氮鹼炸藥；為了達成這個目的，德國化學家哈柏Fritz Haber率先製造出大量的氨。
4. 一個密閉的容器，在25℃的溫度下，灌入「氮氣」、「氫氣」和「氨氣」混合，經過一段時間的濃度改變之後，濃度就不再變化了。看起來，容器裡的反應已經達到平衡。然而，這並不正確。
5. 混合的氣體不再反應，有二種可能性：
(1).系統處在化學平衡狀態。
(2).正反應和逆反應的速率太慢，導致系統朝向平衡狀態調整的速率，幾乎感覺不出來。
6. 第二個可能性的主因是溫度，「氫氣」、「氮氣」和「氨氣」都只有25℃。
7. 因為在25℃的狀態下，參與反應的「氫分子」、「氮分子」、「氨分子」的化學鍵非常強，除非經過很長時間的碰撞，不然分子的化學鍵會保持原狀。不過，只要調整出恰當條件，系統就能用很快的速度追求平衡。
8. 特別注意上圖每種氣體的變化比例，「氫氣H2」消耗的速度比「氮氣N2」快三倍，「氨氣NH3」形成的速度比「氮氣N2」消失的速度快二倍。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl《Chemical Principles》
徐弘毅：
1. 為什麼會出現化學平衡？因為參與反應的粒子互相碰撞。粒子碰撞的能量，足以打斷分子的化學鍵，造成原子重組成新的分子。
2. 影響粒子的碰撞力量大小的因素有哪些？
3. (1).濃度(密度)：一個固定大小的密閉容器中，參與反應的粒子愈多，碰撞的次數愈多，打斷化學鍵的力量就愈大。
4. (2).溫度：在固定大小的密閉容器中，粒子的數量一樣，但是溫度愈高，粒子的動能愈大，移動速率愈快，碰撞的次數愈多，打斷化學鍵的力量愈大。
5. 在25℃的溫度下，把「氮氣」、「氫氣」和「氨氣」混合在一個密閉容器中，經過一段時間濃度改變之後，濃度就不再變化。
6. 這表示，在這樣的溫度與濃度下的分子，碰撞的力量就是這麼大，無法再大了，能打斷的化學鍵就這麼多，反應已經達到平衡了。除非，我們能改變參與反應的物質的濃度或溫度。
7. 如果我們改變參與反應的物質的濃度，那就是另一個實驗了，這就不是在討論這個實驗是否達成平衡。所以，這個實驗是否平衡，唯一能改變的就是溫度。
8. 分子的化學鍵的能量是固定的，但是增加溫度，可以增加粒子的動能，加強打斷化學鍵的力量，所以，合成氨的反應，在溫度升高的時候，會大大提高產物的濃度。
9. 為什麼「氫氣H2」消耗的速度比「氮氣N2」快三倍？
10. 因為「氨氣NH3」是由1個「氮N」原子與3個「氫H」原子組成；每增加1個「氨NH3」分子，瞬間需要消耗掉1個「氮N」原子與3個「氫H」原子，所以，「氫氣H2」消耗的速度比「氮氣N2」快三倍。
11. 為什麼「氨氣NH3」形成的速度比「氮氣N2」消失的速度快二倍？
12. 因為「氮氣N2」是由2個「氮N」原子組成，而「氨NH3」只需要1個「氮N」原子；所以，每打斷1個「氮N2」分子，就可以製造出2個「氨NH3」分子。
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