[揽瓜阁精读] 296. 阿伦尼乌斯方程

小白斩鸡

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About a century ago, the Swedish physical scientist Arrhenius proposed a law of classical chemistry that relates chemical reaction rate to temperature. According to the Arrhenius equation, chemical reactions are increasingly unlikely to occur as temperatures approach absolute zero, and at absolute zero (zero degrees Kelvin, or minus 273 degrees Celsius) reactions stop. However, recent experimental evidence reveals that although the Arrhenius equation is generally accurate in describing the kind of chemical reaction that occurs at relatively high temperatures, at temperatures closer to zero a quantum-mechanical effect known as tunneling comes into play; this effect accounts for chemical reactions that are forbidden by the principles of classical chemistry. Specifically, entire molecules can “tunnel” through the barriers of repulsive forces from other molecules and chemically react even though these molecules do not have sufficient energy, according to classical chemistry, to overcome the repulsive barrier.

The rate of any chemical reaction, regardless of the temperature at which it takes place, usually depends on a very important characteristic known as its activation energy. Any molecule can be imagined to reside at the bottom of a so-called potential well of energy. A chemical reaction corresponds to the transition of a molecule from the bottom of one potential well to the bottom of another. In classical chemistry, such a transition can be accomplished only by going over the potential barrier between the wells, the height of which remains constant and is called the activation energy of the reaction. In tunneling, the reacting molecules tunnel from the bottom of one to the bottom of another well without having to rise over the barrier between the two wells. Recently researchers have developed the concept of tunneling temperature: the temperature below which tunneling transitions greatly outnumber Arrhenius transitions, and classical mechanics gives way to its quantum counterpart. This tunneling phenomenon at very low temperatures suggested my hypothesis about a cold prehistory of life: the formation of rather complex organic molecules in the deep cold of outer space, where temperatures usually reach only a few degrees Kelvin. Cosmic rays (high-energy protons and other particles) might trigger the synthesis of simple molecules, such as interstellar formaldehyde, in dark clouds of interstellar dust. Afterward complex organic molecules would be formed, slowly but surely, by means of tunneling. After I offered my hypothesis, Hoyle and Wickramasinghe argued that molecules of interstellar formaldehyde have indeed evolved into stable polysaccharides such as cellulose and starch. Their conclusions, although strongly disputed, have generated excitement among investigators such as myself who are proposing that the galactic clouds are the places where the prebiological evolution of compounds necessary to life occurred.

吱野

谁知道呢

第一段讲瑞典科学家提出的经典的化学原理化学反应需要基于一定的温度，而绝对温度的时候几乎不反应。但是最近的证据表明，在低温的时候还可以通过隧穿的方式发生化学反应。
第二段开头对比了隧穿方式跟经典化学原理的方式的不同.最后说新的发现给作者所支持的假设提供了依据，在没有生命之前，生物化合物是能够从银河星云中进化而来的。

好好读书zxp

打卡

Eunice12

文章结构
P1 overview
1、A科学家理论：A提出经典化学法则，即化学反应速率与温度有关；
2、A理论的具体阐述：根据A公式，当温度接近绝对零度时，化学反应不太可能会发生；当温度达到据对零度，化学反应会停止
3、近期实验证据（反驳）：表明尽管A公式在温度相对高才能发生化学反应情况下普遍正确，但是当温度接近零，就会出现量子力学效应（称为tunneling）。这种效应解释了被经典化学原则所禁止的化学反应
4、具体阐释实验结果：全部分子能穿过其他分子的斥力来发生化学反应（经典化学认为这些分子没有足够的能量来克服斥力障碍）

P2
1、理论：        所有化学反应速率（不管其发生的温度）都依赖一个重要的特征，即活化能。想象分子居住于潜在能量之井的底部，而化学反应对应的是分子从一个井底转变到另一个井底
2、经典化学理论：这种转变只有在分子走过两个井之间的潜在障碍才能成功，井之间的高度是恒定的并被称为活化能
3、tunneling理论：分子能从一个井底穿过另一个井底而不需要越过两个井之间的障碍。Tunneling温度即当tunneling转变的温度远超过A转变的温度，A转变就会让步于tunneling转变
4、针对tunneling提出的假设：提出关于史前生命的假设，复杂分子通过tunneling来形成
5、假设的影响

眯眼笑

观点解释：
P1：传统的化学理论：A方程，随着温度接近绝对零，化学反应越来越不可能发生，并且在绝对零时反应会停止。但是新的理论表明：A方程在相对较高温度下的描述是准确的，但在接近零的温度下，一种称为隧道效应的量子力学效应开始发挥作用； 这种效应解释了经典化学原理所禁止的化学反应。

P2：描述隧道理论：在经典化学中，这种只能通过越过井之间的势垒来实现转变。 在隧穿中，反应分子从一个井的底部隧穿到另一个井的底部，而不必越过两个井之间的屏障。这个理论支持了作者关于史前寒冷生命的假说：在寒冷的温度下，也能形成复杂的有机分子。宇宙射线）可能会在星际尘埃的乌云中触发简单分子的合成，复杂的有机分子将通过隧道效应缓慢但稳定地形成。

二三1

p1:提出一个观点：化学反应在接近绝对0度的时候不可能发生>>但是，在接近0读的时候，一个tunneling 发挥了作用，可以解释被经典化学原理禁止的化学反应
-及整个的分子可以穿过barriers发生反应，即使她没有足够的能量
P2：解释上一段
-化学反应速率依靠能量，化学反应呈现在 分子从一个bottom 转化成另一个bottom。
-正常的化学反应，需要克服潜在的barrier,但是在tunnels中就不需要，
-最近的研究发展了tunnel温度的概念，T反应的温度比A反应的温度低，经典化学有对应的点，
-这个tu在低温反应说说明了假设：在外太空的deep cold 有更加复杂的有机物分子的形成。宇宙的设想可能引起了简单分子的合成。
-HW；星际空间分子的形成涉及到稳定的POLY, 这一结论 引起了调查人员的关注。

哇哇哇wa

D1

电气白兰

P1: 说了A的公式，以及最近研究发现的不符合A公式的一种effect
一个世纪之前一个物理学家A提出一个很厉害的化学理论，关于化学反应率和温度的关系
-公式：温度越接近绝对零度，化学反应就越不可能，到绝对零度时可能性为零。
-但是，最近的实验表明即使温度高的时候，A的公式是准确的，但是当温度接近0时，一种effect发生了，这种effect在A的理论中是禁止的
-这种effect会发生，即使能量不足，去克服repulsive障碍
P2：
-化学反应率，和温度无关，一般都依赖于一种特别的属性（动能）
-每一个分子可以被想象为呆在一个潜在的能量的容器的底部
-这种化学反应就像分子在各个容器底部移动
-传统化学认为，这种移动必须要跨越容器之间的障碍，高度是固定的
-在tunneling，不用跨越界限。
-最近研究提出tunneling温度的概念：比这个温度低的时候，tunneling转移就你A的（传统的）转移多，传统机制让位（于新的理论）
-说了一下低温度是怎么样的，应证了作者的hypothesis
-合成简单的分子，提到了星际之间的、云
-然后复杂的分子会形成，通过tunneling的方式
-当作者提出他的hypotheses，得到了两个人的认可，即使他们的观点被强烈反驳，还是让人很激动
-提到支持了作者galactic冰川？云是生命产生的生物进化的重要场所

杨翠花

文章结构：共两段，总-分

P1：说以前A提出的化学反应速率与温度相关（接近0没有反应），但最近有新证据表明存在温度接近零时候的量子机制影响（tunneling)
Classical chemistry 的特点：确准确地描述了温度高的时候化学反应的情况；
量子机制影响的特点：被classical chemical 禁止的
the principles of classical chemistry：整个粒子可以穿过其他粒子repulsive force的阻碍，并且发生化学反应，即便这些例子没有足够的能量来克服repulsive 阻碍。

P2：任何化学反应的速率通常取决于一个重要的东西叫activation energy。
1. 开始对比两种方式下的对粒子转移的化学反应。
In classical chemistry：transition只有在穿过well之间的潜在阻碍才能完成，这个well的高度保持恒定。
In tunneling：反应粒子从一个well的地步到另一个well的底部，不需要穿过两个well之间的阻碍。
2. 学者提出新的概念tunneling temperature
低于这个温度（tunneling tansition 超过A transition)——>classical mechanics给量子机制让道。
3. 这个温度很低的tunnelling 现象印证了作者的理论：a cold prehistory of life
这个理论：非常复杂的细胞机体在低温上的状态。
原理：Cosmic ray 引发在galactic clouds 上简单粒子的synthesis。
对于这个理论H和G的观点：interstellar formaldehyde 粒子的确会进化成了稳定的polysaccharides。（cellulose and starch）------>disputed 但是点亮了曙光

这是一篇驳论文，开头段提出以前的观点，然后让步肯定这个观点的优点，随即提出缺陷，说有新的证据表明存在另外的特征。然后对两个理论进行对比。最后作者提出的基于新的发现基础上的观点。

1. 考however 让步转折
2. 第二段冒号的考察
3. 两个理论对比的化学反应的细节题
4. H和G的观点细节题
5. 最后一部分的作用