학문
화학반응에서 촉매의 작용원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 화학반응에서 촉매가 반응의 활성화 에너지를 낮춘다고 할 때, 이 과정이 단순히 에너지를 줄이는 것이 아니라 반응 경로 자체를 변화시키는 이유와 그로 인해 생성물 선택성이 달라질 수 있는 원리는 무엇인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
촉매는 화학반응 시에 분자들이 반응하는 방식 자체를 바꾸어 전혀 다른 반응 경로를 열어 주는 역할을 하는데요, 일반적으로 반응물이 바로 충돌하여 결합이 끊어지고 새 결합이 만들어지는 단일 경로를 따릅니다. 이때 반응물에서 생성물로 가기 위해 반드시 넘어야 하는 에너지 장벽이 바로 활성화 에너지이며, 이 장벽이 높을수록 반응은 느리게 진행됩니다. 그러나 이때 촉매가 존재하면 촉매는 반응물과 일시적으로 결합하여 중간체를 형성하고, 이 중간체를 거쳐 생성물로 가는 새로운 반응 경로를 제공합니다. 이 경로는 여러 단계로 나뉘며, 각 단계의 에너지 장벽이 원래 반응보다 훨씬 낮기 때문에 전체 반응이 빠르게 진행됩니다.
많은 반응은 하나의 반응물에서 여러 가능한 생성물이 동시에 생길 수 있는데요 촉매는 특정 반응물 배치, 결합 각도, 전자 분포를 강하게 유도하기 때문에, 여러 가능한 경로 중에서 에너지가 가장 낮은 특정 경로만을 선택적으로 안정화시키게 되고, 그 경로에서 나오는 생성물이 주로 만들어지는 것입니다. 감사합니다.
채택된 답변안녕하세요. 정철 박사입니다.
촉매란 직접적으로 반응에 참여하진 않지만 반응 속도에 영향을 주는 물질입니다. 반응물의 활성에너지를 증가시켜서 반응의 허들을 낮출수 있는것이며 최종물질은 열역학적 안정화 물질과 속도적 물질이 존재한수 있어 결과물도 달라지게 할수 있는것입니다