Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» 化学平衡における触媒

化学平衡における触媒

1850
Chemist conducting experiments with catalysts in a vintage laboratory setting, 1850.

(画像はイメージです)

触媒は、活性化エネルギーの低い代替反応経路を提供することで、正反応と逆反応の両方の反応速度を等しく増加させます。触媒によって系は平衡状態に非常に速く到達しますが、平衡の位置自体は変化しません。反応物と生成物の平衡濃度、および平衡定数Kの値は変化しません。

触媒の機能は、反応エネルギープロファイル図を用いて視覚化できます。触媒は、反応物と生成物の間のエネルギー障壁のピークである遷移状態のエネルギーを低下させます。重要なのは、順反応と逆反応の両方でこの障壁を同じ量だけ低下させることです。これは、順反応の活性化エネルギー([latex]E_{a,fwd}[/latex])と逆反応の活性化エネルギー([latex]E_{a,rev}[/latex])の両方が減少することを意味しますが、それらの差、つまり反応全体のエンタルピー変化([latex]Delta H = E_{a,fwd} – E_{a,rev}[/latex])は影響を受けません。

平衡定数 K は標準ギブズ自由エネルギー変化 ([latex]Delta G^{circ} = -RT ln K[/latex]) と関連しており、触媒は全体の反応の熱力学 ([latex]Delta G^{circ}[/latex]、[latex]Delta H^{circ}[/latex]) を変化させないため、K の値を変えることはできません。触媒の役割は純粋に速度論的なものであり、系がより短い時間で熱力学的に有利な平衡状態に達することを可能にします。これは、平衡に迅速に到達することが経済的に必要な工業プロセスにおいて非常に重要です。なぜなら、多くの熱力学的に有利な反応は、触媒なしでは実用的ではないほど遅いからです。

UNESCO Nomenclature: 2209
物理化学

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 反応速度と活性化エネルギーの関係を示すアレニウス式
  • 活性化エネルギーの概念
  • 物質が消費されることなく反応を促進するという初期の観察(例:キルヒホフ、デービーによる)

アプリケーション

  • 自動車に搭載された触媒コンバーターは、有害な排出ガスを削減する。
  • 生体システムにおいて生体触媒として働く酵素
  • 鉄触媒を用いたハーバー・ボッシュ法
  • 酸化バナジウム(V)触媒を用いた接触プロセス
  • 石油精製および分解

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

関連キーワード:触媒、平衡、活性化エネルギー、反応速度、反応速度論、熱力学、平衡定数、正反応、逆反応、酵素。

歴史的背景

化学平衡における触媒

1847
1850
1850
1850
1850
1850
1851
1845
1850
1850
1850
1850
1850
1851
1852

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。