状态的涵义

在化学中，为了讨论系统所发生的化学过程，往往需要准确地确定系统的各种性质。这项工作可以通过规定一些参变数来完成。例如在量子化学中，科学家规定了四个量子数以说明电子的运动，原子和分子轨道的性质；为了说明一个化学过程，化学家要获取反应物和生成物浓度的数值，反应时的温度和压力数值以及化学过程中能量的变化数值，等等。系统中还有一些没有必要或暂时不能用参变数准确表示的性质，一般可以通过语言描述加以说明。例如“过渡态”常被用来说明化学过程中介于反应物与生成物之间的物质性质，“基态”用于说明原子核外电子的最低能量，“激发态”用于说明核外电子的能量高于最低能量等等。上述实例表明，物质所具有的性质总要通过某种方式表现出来，而人们对物质性质的认识通常只有借助一些参变数或某些文字才能实现。总之，在物质的性质与人类的认识之间需要一个能沟通二者的桥梁。通过它人们可以认识并表述物质的性质。其中，“状态”就是一个能够起到桥梁作用的概念。状态是“系统特性的量度或描述”。①由于状态的确定意味着系统性质的确定，状态的改变显示了系统性质的变化，因此，人们不仅可以通过认识状态来了解系统的性质，而且还可以通过改变状态来控制系统的性质或显示其变化。例如电子运动状态用四个量子数量度，在这四个量子数中如果确定了电子的角量子数（ml）和自旋量子数（ms）的数值，就可以确定电子的微观态，又称电子组态。而电子组态的确定就可说明电子的性质得到了确定；电子组态的改变则可表明电子的性质也发生了改变。这样，人们通过电子组态就可以认识电子的性质。前面提到，通过规定参变数可以确定系统的性质，而这些参变数的特定组合就是状态。例如反应物的状态可以用温度、压力和组分的摩尔数等数值的组合来构成；化学热力学系统的状态可以用内能、焓、自由能、熵以及温度和压力等参变数的组合来表示。除此之外，一些能够表达系统性质的文字描述也是状态。例如：过渡态、基态和激发态等。由此可见，状态可以用来定量地说明系统的性质，也可以用来定性地描述系统的性质。