13.11
연구자들은 반응 메커니즘과 동력학에 대한 연구를 진행하여 반응 속도를 최적화합니다. 온도나 농도가 증가하면 속도가 빨라지지만 너무 많이 증가하면 분해나 부산물 생성으로 이어질 수도 있습니다. 다른 대안으로는 영구적으로 변경되거나 소실되지 않고 반응 속도를 가속화하는 화학 물질을 반응 혼합물에 추가할 수 있습니다.
이러한 물질들은 촉매라고 불리며 활성화 에너지를 변경하는 방식으로 속도 상수에 영향을 미칩니다. 활성화 에너지가 높을수록 반응 속도가 느려진다는 점을 기억하십시오. 따라서, 액상 과산화수소의 분해와 같은 많은 화학 반응들은 느리게 진행됩니다.
촉매를 추가하면 반응물과 생성물의 에너지 상태에 영향을 주지 않는 대체 반응 메커니즘을 제공하여 활성화 에너지를 낮춥니다. 촉매에는 두 가지 유형, 균일 촉매와 불균일 촉매가 있습니다. 균일 촉매는 반응물과 동일한 단계에 존재합니다.
예를 들어, 브롬화나트륨을 액상 과산화수소에 첨가하여 기체 산소와 물로의 분해를 가속화합니다. 먼저, 브롬화 이온은 산성 매질 속의 과산화수소와 반응하여 오랜지 색의 수용성 브롬 용액과 물을 형성합니다. 다음으로, 수용성 브롬과 과산화수소가 반응하여 무색의 용액인 브롬화 이온을 방출합니다.
촉매의 특성상 브롬화 이온은 반응을 가속화하지만 소실되지 않으며 순 균형 방정식에 나타나지 않습니다. 불균일 촉매는 반응물에 비해 다른 물리적 상태로 존재합니다. 불균일 촉매는 흡착, 확산, 반응 및 탈착의 네 가지 기본 단계로 특징지어집니다.
예를 들어, 에탄에 대한 불포화 에틸렌 기체의 수소화 반응은 숯에 미세하게 분산된 팔라듐에 의해 가속화됩니다. 여기, 촉매는 고체 상태로 존재하지만 반응물은 기체 형태로 존재합니다. 이런 불균일 촉매의 작용에 의해 에틸렌과 수소 분자는 촉매 표면에 흡착합니다.
수소-수소 결합이 깨져 수소 원자가 촉매 표면에서 확산되도록 합니다. 확산되는 수소 원자가 흡착된 에탄 분자와 부딪치면 반응하여 포화 에탄을 형성합니다. 그 다음 생성물이 금속 표면에서 탈착하여 금속 표면에서 멀어지게 되고 촉매 자체만 남게 됩니다.
촉매의 존재는 화학 반응 속도에 영향을 미칩니다. 촉매는 공정 중에 소모되지 않고 반응 속도를 높일 수 있는 물질입니다. 화학반응에서 촉매의 역할에 대한 기본적인 이해는 반응 메커니즘의 개념과 에너지 다이어그램을 통해 이해할 수 있습니다.

예시된 이미지는 촉매가 없는…
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