東京工科大学　工学部　応用化学科　ブログ

　この記事を読んでいるあなたがもし高校生なら「触媒」という言葉を聞いたことがあるのではないでしょうか。触媒は「化学反応を加速するが、それ自体は変化しない物質」のことです。でも少し真面目に考えるとこの定義は変ですよね。だって自分は変化しないのに他の分子の反応を早くする、なんて不思議な話です。

おい、そこのおまえ（分子）、あっちの分子と反応しろよ！

いえね、あなた（分子）には、あちらの分子がほんとにお似合いだと思うのよ。

いや、分子や触媒にコミュニケーション能力、というか意思や知能はないのですから、命令や説得で反応を加速することはできません。どう考えても触媒は（例え一部分でも）反応物の分子と接触して、完全な化学結合ではなくても、なにがしかの相互作用を起こしていると考えないと辻褄が合いません。その意味で反応中の触媒は「変化している」のですが、触媒の定義では反応が終了した時点で元に戻っていれば「変化しない」認定されるのですね。

　さて、触媒は反応物の分子と接触しないと機能できない、ということは重要です。例えば化学工業で広く用いられている固体の触媒ですが、この固体触媒で機能できるのは他の分子と接触できる表面だけだ、ということになります。ものの値段は大抵その量（質量）で決まりますが、触媒の性能は表面積で決まる、ということです。なら質量に比べて表面積の大きな触媒が「コスパが良い」ことになりますね。

　例えば球体の触媒を考えてみましょう。半径をrとするとその体積は (4/3)πr³ 、表面積は 4πr² ですから体積当たりの表面積（比表面積と呼ばれます）は 3/r となります。つまり球のサイズが小さいほど比表面積が大きく、コスパが良いのです。

　固体触媒にはいろいろな種類がありますが、例えば金属コバルト（こちらの記事でも少し触れました）も有名な触媒の一種です。金属の微粒子、それもサイズが小さい粒子ほどコスパが良いとなれば、コバルトのなるべく小さい粒子を造ろうと考えるのは自然な流れですね。

写真は富士シリシア化学さんのWEBサイトから。私もサンプルを提供してもらっています。