化学反应原理：方向、限度、速率及环境应用

# 化学反应原理
## 反应方向与吉布斯自由能
### 吉布斯自由能
- 定义：G = H - TS
- 物理意义：用于判断反应自发性
### 熵的概念
- 描述：体系微观状态的无序程度
- 影响因素：
  - 物质状态
  - 温度
  - 分子结构
### 自发性判断
- ΔG < 0：反应自发进行
- ΔG = 0：系统达到平衡
- ΔG > 0：反应非自发，逆反应自发
## 反应限度与化学平衡
### 反应限度
- 可逆与不可逆反应
- 正向与逆向反应同在：描述反应物转化为产物的限度
### 化学平衡
- 定义：反应物与产物浓度不再随时间改变
### 平衡常数
- 表达式：
  - K = 产物浓度的幂次方乘积 / 反应物浓度的幂次方乘积
- 意义：反应进行程度的定量测量
### 平衡移动
- 勒夏特列原理：系统外界条件变化时，平衡向减弱该变化的方向移动
- 影响因素：
  - 浓度变化
  - 温度变化
  - 压强变化
## 反应速率
### 反应速率定义
- 平均速率：单位时间内浓度的变化
- 瞬时速率：某一时刻的速率
### 速率方程
- 速率常数：与反应特性相关
- 反应级数：通过反应物浓度的幂次方表示
### 影响反应速率的因素
- 温度影响：
  - 温度升高，速率增大（阿伦尼乌斯公式）
- 活化能： 
  - 活化分子最低能量与平均能量的差
- 催化剂：
  - 降低活化能，提升速率
## 环境化学与绿色化学
### 大气污染
- 污染物种类：SO₂、NOx、颗粒物等
- 形成机制：化学反应，如光化学烟雾
- 环境影响：对健康与气候危害
### 清洁生产
- 概念：源头减少污染，改善工艺
### 绿色化学
- 原则：
  - 原子经济性
  - 无毒原料
- 可持续发展：经济、社会、环境效益的统一