촉매화학 분야 자료 조사

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목차

Ⅰ. 서론
1-1. 촉매화학의 개념 및 정의 3
1-2. 촉매의 원리 3, 4

Ⅱ. 본론
2-1. 촉매의 종류 5-
1) 불균일 촉매 5
2) 균일 촉매 5
3) 효소 및 생체 촉매 5
4) 광 촉매 5, 6
5) 나노 촉매 6
6) 탠덤(tandem) 촉매 6
7) 자동 촉매 6
2-2. 산업적 의의 7

Ⅲ. 결론
3-1. 촉매의 활용분야 8
3-2. 참고 자료 9-10

본문내용

1-1. 촉매화학의 개념 및 정의
1836년 스웨덴의 화학자 J.J. Berzelius가 처음 촉매라는 말을 사용하였으며 1901년 Wo. Ostwald가 촉매의 정의를 내렸다.
촉매란(catalysis) 어떤 물질이 반응에 참여하여 반응 속도를 변화시키나 그 물질 자체는 화학적 변화가 일어나지 않는 물질로 이러한 촉매의 작용, 구성 물질의 물리 화학적 구조에 대해 연구하는 학문을 촉매 화학(chemistry of catalysis)이라 한다.

1-2. 촉매의 원리
촉매 활성도은 일반적으로 기호 z로 표시되며 mol/s로 측정된다. 단위는 SI단위 ‘kata’l로 표시한다. 촉매 활성도는 일종의 반응률이 아니라 반응과 관련된 조건 하에서 촉매의 특성이다. 촉매의 1 카탈(=1mol/s)의 촉매 활성이란 해당 촉매의 1몰이 1초 안에 반응물 1 몰을 촉매한다는 것을 의미한다.

<그림 1>
촉매는 별개의 반응에 대해 다른 활성도를 가질 수 있다. 일반적으로 하나 이상의 반응물과 반응하여 중간체를 형성하고 촉매로 재생되는 공정을 거쳐 최종 생성물을 제공한다.
일반적으로 촉매가 있을 경우 반응이 더 빠르게 발생한다. 이는 작용 기전에서 촉매가 일시적으로 중간체를 형성하고 다시 원래의 촉매로 되돌아가는 과정을 거친다. 이 과정을 통해 기존의 반응보다 낮은 활성화에너지를 필요하게 되어 반응률 또는 선택성을 증가시키거나 낮은 온도에서도 반응을 활성화할 수 있다.
촉매는 반응 속도에는 영향을 미치나 화학 평형에는 영향을 미치지 않는다. 촉매가 화학 평형을 바꾸게 될 경우 에너지를 생산하면서 새로운 평형으로 이동하는 반작용이 발생할 것이다. Gibbs free energy가 생성 될 때 반응은 자발적이며 에너지가 생산된다. 에너지 장벽(활성화 에너지)가 없다면 촉매는 필요 없기 때문에 촉매를 제거한다. 이때 제거반응에서도 에너지가 생산되 는데 이는 열역학 제 2법칙에 위배되므로 촉매가 평형을 변화시키기 위해서는 촉 매가 소모되어야 한다.
모든 촉매가 반응의 활성화 에너지를 낮추지는 않는다. 오히려 장벽을 높여 반응 속도를 느리게 하는 촉매를 부촉매라 하며 장벽을 낮춰 반응 속도를 빠르게 하는 촉매를 정촉매라 한다.

참고 자료

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곽지훈, “세계 GDP 35%는 '촉매' 덕입니다”, 2017.11.06.
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