1) 物理反应和化学反应的区别是什么?
物理反应:指物质的状态或存在的形式发生了改变,而物质本身的性质没有变化.
化学反应:分子破裂成原子,原子重新排列组合生成新物质的过程.
简而言之,判断标准为:是否有物质变化.
2) "水滴石穿"的简化
考虑一个最简单的情况: 抛开一切外界环境因素不谈, 将水和石看做一个封闭的系统(isolated system), 水和石是其中存在且仅存在的两种物质.
*在此情况下,空气也是被排除在外的,及化学环境为"真空",物理环境则不是(不用考虑水滴在真空中会不会汽化,对石头的施力有没有影响此类问题).
3) 水和石的成分及可能发生的反应
由于原文和典故[1]中均未提到关于水和石的来源,只是打个比方而已,所以以下大部分为假想:
情况3.1(理想状态): 水(H2O)和石(CaCO3)均为纯净物: 只有物理反应
情况3.2(现实状态):
自然界不存在绝对纯净的水,一般水中会含有以下杂质[2]:
如离子杂质(1): Ca2+,Mg2+,HCO3-,SO42-,NO3-,Cl-
如溶解气体(2): SO2,CO2
如微粒物质(3): 泥沙等.
而岩石的成分较为复杂, 主要成分为CaCO3(4)及SiO44-(5)[3]
除了必要的物理反应(如形变):
(3):加剧了水滴对石块的冲击力;
(5):在某些情况下有可能以"sheet"形式存在[4],类似于石墨的结构(一层一层叠加,在同一层内的作用力较强,不同层之间作用力较弱,容易滑动或者分离), 导致结构上的相对不稳定.
其可能发生的化学反应如下:
(2)+(4):CO2+H2O+CaCO3→Ca(HCO3)2 溶于水的化合物
(5):通常情况下不溶于水,在OH-的存在下会形成H2SiO4与其平衡.
4) 加入其它现实因素
举一些可能影响的例子吧:
4.1 空气湿度和其中成分:
如果此地常年气候湿润,可能加剧CO2溶于水的化学反应;
4.2 水和岩石的成分因地域而异:
比如某地下酸雨,腐蚀的速度必然快很多; 岩石和产地,成分的研究过于复杂,在此不表.
4.3 水滴石的速率等
Reference:
[1]水滴石穿的典故:ht