第3节：化学反应

化学反应

新的化学键形成，以及原子通过成键和断键改变相互作用对象，都发生在化学反应中。物质原子组成的这些变化在生物体内持续发生，用于储存和获取能量、构建有机结构，并支持维持生命所需的所有过程。

在这里，我们将学习一些关于化学反应的基本事实。

反应类型

化学反应大致可分为四类。在合成反应中，物质结合形成更复杂的分子；在分解反应中，分子分解为独立部分。在单置换反应中，未结合的元素取代某一化合物中的另一个元素。最后，在双置换反应中，两个化合物中的两个元素交换位置。图片用符号表示化合物的组成部分，对这些反应作了高度简化的概括。

化学方程式

化学反应可用这里所示的方程式表示。反应物写在箭头左侧，产物写在右侧。箭头表示反应方向。每种化合物都用化学式表示，前面的数字表示反应所需的分子数。

重要的是，方程式两侧每种原子的总数必须相等。在这个例子中，箭头两侧各有四个氢原子和两个氧原子。

化学平衡

大多数化学反应是可逆的，因此可以向两个方向进行。为了表示这一点，图中使用两个方向相反的箭头。可逆反应会达到平衡状态，此时正反两个方向的反应速率相等，但平衡位置可能明显偏向某一侧。在这个例子中，达到平衡后 N₂、H₂ 和 NH₃ 的总量不再改变，而 NH₃ 是含量最高的分子。

催化剂

有些反应会受到催化剂影响。催化剂能改变化学反应速率，本身在过程中不会被消耗，但不会改变反应的特定平衡。催化剂通过降低活化能（Eₐ）来促进反应，从而如图所示降低化学反应的能量曲线。被称为酶的特定蛋白质是重要的生物催化剂，在不同的生化途径中发挥作用。

需要理解的是，酶以及一般意义上的催化剂不会改变化学反应的平衡。粗略地说，它们只是“降低阻力”，帮助反应更快达到平衡。这意味着反应方向仍然由方程式两侧分子的比例决定。

下一节将讨论对化学反应特别重要的分子组成部分。