안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
촉매는 기존의 화학 반응 경로와는 다른 새로운 대체 반응 경로를 제공하여 활성화 에너지를 변화시킵니다. 정촉매는 활성화 에너지가 더 낮은 경로를 새로 만들어 주는데, 이렇게 장벽이 낮아지면 에너지가 낮은 분자들도 쉽게 반응에 참여할 수 있게 되어 전체적인 반응 속도가 빨라집니다. 중요한 점은 촉매가 반응물이나 생성물 고유의 에너지를 변화시키는 것이 아니라, 반응이 진행되는 메커니즘을 우회로 형태로 바꾸어 놓는다는 것입니다.
이처럼 촉매가 반응 속도를 변화시키면서도 최종적인 화학 평형에는 아무런 영향을 주지 못하는 이유는 정반응과 역반응에 동일하게 작용하기 때문입니다. 화학 반응은 정방향뿐만 아니라 반대 방향으로도 진행되는 가역성을 갖는데, 촉매가 낮춘 활성화 에너지 장벽은 정반응뿐만 아니라 역반응에도 똑같이 낮아진 장벽으로 작용합니다. 결과적으로 정반응 속도와 역반응 속도가 정확히 같은 비율로 빨라지기 때문에, 두 속도가 같아져 균형을 이루는 시점인 평형 상태에서의 물질들의 비율은 변하지 않습니다.
또한 물질의 초기 상태와 최종 상태의 에너지 차이인 반응열은 경로와 관계없이 일정하므로 촉매를 써도 변하지 않습니다. 따라서 촉매는 평형에 도달하는 시간만 단축할 뿐, 생성물의 양을 늘리거나 평형의 위치를 이동시키지는 못합니다.