촉매

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낮은 온도의 산화 촉매를 이용한 공기여과기. 실온에서 일산화 탄소를 독성이 덜한 이산화 탄소로 변환하기 위해 사용된다. 대기의 폼알데하이드를 제거할 수도 있다.

촉매(觸媒, catalyst)란 반응과정에서 소모되거나 변화되지 않으면서 반응속도를 빠르거나 느리게 변화시키는 물질을 말한다. 촉매는 소량만 있어도 반응 속도에 영향을 미칠 수 있다.[1]

일반적으로 촉매가 있으면 반응은 더 빠르게 발생하는데, 그 이유는 더 적은 활성화 에너지를 필요로 하기 때문이다. 촉매 반응 구조에서 촉매는 일반적으로 일시적인 중간 물질을 형성하기 위해 반응하며 그 다음 원래의 촉매를 재발생시키는 순환적인 과정을 거치게 된다.

촉매는 균일계 촉매와 불균일계 촉매로 나눌 수 있다. 균일계 촉매는 촉매가 반응물과 같은 상으로 존재하는 촉매이다(보통, 기체나 액체). 비균일계 촉매는 촉매와 반응물이 다른 상으로 존재하는 촉매이며, 이를테면 촉매-고체, 반응물-액체를 들 수 있다. 효소와 그 밖의 생물 촉매들은 제3의 분류로 간주되는 경우도 있다.

배경[편집]

산업적으로 매우 중요한 화학 물질들의 생산에는 촉매가 수반된다. 이와 비슷하게, 가장 생물화학적으로 중요한 프로세스는 촉매 작용이 된다. 촉매에 대한 연구는 응용과학의 주요 분야이며 특히 유기금속화학, 재료과학 등 수많은 화학 분야에 적용된다. 촉매는 환경과학의 수많은 부분과 관련되는데, 이를테면 자동차의 촉매 변환기라든지 오존홀의 역학을 들 수 있다. 촉매 반응은 환경 친화적인 녹색 화학에서 선호되는데, 이는 생산되는 쓰레기의 양을 줄일 수 있어서이며[2] 이와 반대가 되는 화학량론의 경우 모든 반응물들을 소비시켜 더 많은 부산물이 형성된다. 수많은 전이 금속들과 전이 금속 화합물들 또한 촉매에 사용된다. 효소로 불리는 촉매는 생물학에 중요하다.

역사[편집]

일반적으로 이야기하자면,[3] 프로세스의 속도를 증가시키는 것이라면 무엇이든 "촉매"라 할 수 있으며, 이 용어의 영어 낱말 카탈리스트(catalyst)는 "(매듭 등을) 풀다"를 뜻하는 그리스어 낱말 καταλύειν에서 비롯되었다. 촉매의 개념은 화학자 엘리자베스 풀람에 의해 발명되었으며 1794년 책에서 그의 산화-환원 실험에 대한 업적에 기반한다.[4]

각주[편집]

  1. 7 things you may not know about catalysis Louise Lerner, Argonne National Laboratory (2011)
  2. “The 12 Principles of Green Chemistry”. 《United States Environmental Protection Agency. 2012년 4월 30일에 확인함. 
  3. Bård Lindström and Lars J. Petterson (2003) "A brief history of catalysis," Cattech, 7 (4) : 130–138. Available on-line at: ScienceNet.
  4. Rayner-Canham, Marelene; Rayner-Canham, Geoffrey William (January 2001). 《Women in Chemistry: Their Changing Roles from Alchemical Times to the Mid-Twentieth Century》. American Chemical Society. ISBN 9780841235229. 

외부 링크[편집]