火烧纸,纸被碳化,化学能转化为热能.这应该是分子键断裂产能吧,我想不明白分子键断裂为什么会产能?

Question

纸张的原子并没有分解,这个明白,加上水蒸气,碳化后的纸张质量应该没有变化,但是能量即质量,热量散发出去必然减轻纸张质量,难不成分子键也是有质量的?那么分子键是什么样子的?答案采纳50分额外送上.

Answer 1

楼主的基本概念有些模糊，但这不是个例，带有相当的普遍性。
1. 化学键的本质
两个孤立原子（比方相距非常远）之间不存在化学键，当二者靠的很近的时候，两个原子的外层电子在空间的分布将发生变化，电子更多的出现在两个原子核中间，较少出现在其它区域，即两原子核间带有部分净的负电荷，这部分负电荷和两核间的库伦引力将使两个带正电的核（原本要相互排斥的）吸引到了一起，形成了稳定的分子，这种吸引作用称为化学键。化学键能就是化学键形成过程中吸引作用电势能（负值）与核间排斥电势能（正值）之和的相反数。如果引力势能的绝对值大于斥力势能，总的电势能为负值，键能为正值，可以形成稳定分子，形成稳定分子后，系统总能量（即总的电势能）降低。多余的能量将被释放到外界。反之两个原子将相互排斥，不能形成稳定分子。
综上，化学键不是一种特殊的物质，而是原子间的一种电相互作用，形成化学键是能量降低的过程，反之拆散化学键是能量上升的过程。
2. 化学反应的本质
能量相对较高的分子转化为能量相对较低的分子的过程。在此过程中，旧物质分子中的化学键被打断（形成孤立原子，此过程要外界提供能量），然后孤立原子重新组合成新的分子（新的分子中，化学键能更大，分子总的电势能更低，此过程中系统放出能量至外界，补偿前一过程的外界能耗还有多余）。总的来说，经过反应，系统的能量降低，降低的能量释放到外界（这就是通常所说的反应放出的热量）。需要指出的是并非所有反应都放热，吸热反应也是可以发生的。
3. “能量即质量”这个说法是有疑问的，只能在特定的语境下使用。
化学反应释放的热量所等效的质量，比起核反应释放热量的等效质量微不足道（楼主不妨自行估算一下）。因此，化学反应中的质量亏损微乎其微，用现今最精密的仪器也无法测出，但理论上一定是存在的。由于这个质量亏损极其微小，因此才有化学上的质量守恒定律，即原子在化学反应中不变，系统总质量不变。但事实上这条定律存在极其微小的误差（只是不影响实际应用而已）。
楼主如仍有疑问，欢迎进一步讨论。追问

明白。要的就是这个。引出这么多问题的根源就是因为我对化学键的定义不清楚。另外，关于第六行的“形成稳定分子后，系统总能量（即总的电势能）降低。多余的能量将被释放到外界。”可以理解成形成化学键时原子既没有损失自身质量也没有损失电子就完成了能量释放？不太符合经典物理学的原理啊。

追答

这是一种简单理解，反应系统的质量是有极小的亏损的，只是一般理解为不变。能量降低的本身就意味着相对论质量的减少，释放出去的能量以光子的形式存在，光子（光子不可静止）也是有质量的，这个质量就是反应系统的质量亏损，和核反应一样，只是小很多个数量级。
至于究竟是原子核的质量减少了，还是电子的质量减少了，我认为应该是电子的质量减少。原子核在大多情况下，运动速度变化很小（与光速比较）。在形成化学键时，电子的势能降低，电子的动能也会减小（借用波尔的氢原子经典模型，可以定性地说明这点），电子速率降低程度与光速相比虽仍不大，但在我们的讨论中不可忽略，从而使其相对论质量，也就是严格的质量略有减小。

Answer 2

因为能量就蕴含在分子键中。追问

纸张的原子并没有分解,这个明白,加上水蒸气,碳化后的纸张质量应该没有变化,但是能量即质量,热量散发出去必然减轻纸张质量,难不成分子键也是有质量的?那么分子键是什么样子的?答案采纳50分额外送上.

追答

“能量即质量”的概念不科学，严格地说法应该是“产生的能量正比于引发此反应的核物质的质量”，并且这个概念运用范畴有误，只能用于与核有关的反应上！普通的化学反应不涉及核反应！换句话说，核反应的主角是原子核内的质子、中子，而普通的化学反应只涉及核外电子。
看来你连中学“化学的热现象”都不熟悉，每种反应都有其固定的反应热，而这些能量就蕴含在以不同形式形成的分子键中。知道么，有时候危重病人需要注射ATP，就因为这种物质中以磷酸键贮存了大量能量。
核反应所能提供的能量也是普通化学反应所难以望其项背的，就拿第一颗用于战争的原子弹来说，一架飞机就把它运载并投到了广岛。如果用TNT计算，就是2万吨，要用多少架飞机呀！

追问

。。我的专业课是生物物理。你说的这些我都知道。核心问题你却没有回答。换个方式问你吧，化学键的断裂或者重组势必会产生或者吸收能量。这个过程有没有质量变化？如果有，多了或者少了什么东西导致的？

追答

【化学键的断裂或者重组过程没有质量变化】！

Answer 3

不是所有的键断裂都会产生能量 有一个叫做 键能的概念 旧物质的分解伴随着新物质的生成 物质的反应方向是向着能量低的 稳定的方向主动进行的
放出的那部分能量 就是 新生的的化学键的键能低于原来分子的键能 由于能量守恒定律 能量就被释放出来了追问

分子键的键能释放有没有原子损失呢. 另外,物质的化学键能越大，则该物质的能量越小,烧过的纸张明显能量降低了,所以化学键能变大才对啊.我专业不是化学,这方面不太清楚.求教.

追答

啊 抱歉 说反了 新生的的化学键的键能高于于原来分子的键能

追问

如果想弄明白为什么分子键断裂会产能，就得先明白分子键的物理状态是什么样子的，它有形态吗？就拿火烧纸说吧，纸的分子先是从外界得到热量导致分子活跃，键能低的分子键断裂，我认为这里是你另外一处出错的地方：低能分子键并非转化为高能分子键，而是真的断裂了，不存在了，原本就是高能的分子键没有变化，依然在那里。分子键实在很抽象，最奇怪的是，分子键断裂居然能释放能，你有什么方法能让我了解它是怎么储能的吗？

Answer 4

分子键断裂，新的分子键产生，两者之间的能量差，即可表示 是否为吸热或放热追问

分子键的键能释放有没有原子损失呢. 另外,物质的化学键能越大，则该物质的能量越小,烧过的纸张明显能量降低了,所以化学键能变大才对啊.我专业不是化学,这方面不太清楚.求教.