自从我们这个领域诞生以来,化学家们就一直在溶液或气相中使用随机集合进行反应。如果反应伙伴的方向和动能有利,化学键就会在随机碰撞时形成。因此,不完全转化和副产物通常是不可避免的。尽管在催化、反应参数控制、保护基策略和固相合成方面取得了进展,但我们实验室中的天然产物合成从未达到自然界中分子组装器的水平。生命以完全不同的方式优化了化学合成,基于传统的随机化学,它不会存在。生物体使用分子机器进行合成,以极具选择性和效率的方式进行反应,以在资源和能量供应有限的竞争环境中生存。
(a)H原子的平均速度⟨v H⟩(以M H,T和Boltzmann的常数K b)是多少?(b)计算晶粒在气体原子中被其自身质量M击中的时间τm。以m,a,n H和⟨v h⟩表示τm。(c)在半径a = 10-5 cm的晶粒中评估⟨v h⟩和τm,密度ρ= 3 g cm -3,在n h = 30 cm -3且t = 10 2 k的气体中。(d)如果碰撞是随机的,则晶粒速度会随机行走。由于这些随机碰撞而导致的晶粒动能E的增加速率(DE/DT)0。express(de/dt)0以n H,m h,k b t,a和m表示。[提示:想想从初始状态⃗P= 0开始的晶粒动量⃗P经历的随机行走。⟨p 2⟩的速率是多少?](e)最终将“热化”晶粒运动,并具有时间平均的动能⟨e⟩=(3 /2)k b t。计算时间表