안녕하세요^^ 쉽게 요약해서 설명드리겠습니다. 아주 자세히 말씀드리자면 너무 길어져서-
촉매는 특정 화학 반응의 활성화 에너지를 낮춰서 반응이 빠르게 일어나도록 도와주는 물질입니다(정촉매).
물론 가끔씩 반응을 느리게 일어나게 하기 위해 넣는 부촉매라는 개념도 있지만요.
열역학적으로 안정화 되는 반응, 즉 생성물이 반응물보다 안정해서 열역학적으로 가능한 반응이더라도 활성화 에너지를 얻지 못하면 진행이 어렵습니다.
이럴 때 촉매가 관여하면, 활성화 에너지를 낮춰주게 되어 동일한 온도에서도 더 빠르게 반응이 진행될 수 있습니다. 물론 높은 온도에서 일어나던 반응을 더 낮은 온도에서 일어날 수 있게도 할 수 있죠.
반응이 끝나면 일반적으로 촉매는 원래 상태대로 되돌아 오는게 정상입니다. 이론적으로는 그래야 맞죠.
하지만, 화학 산업에서 쓰이는 촉매들은 다른 요인들에 의해 탄소 침적이나 입자 소결, 물리적 붕괴, 변형, 분해 등의 현상에 의해서 최초의 상태대로 유지되지 않는 경우도 많습니다. 산화환원 같은 작용이 일어나는 촉매계의 경우, 촉매 성분이 산화수가 원래대로 돌아오지 않는 경우도 있기는 합니다.
따라서 이러한 변화를 방지하여 촉매가 원래의 성능을 계속 유지할 수 있도록 반응에 무언가를 넣어준다든지 처리를 해준다든지 하는 시도를 하는 것입니다. 촉매 재생이라는 과정도 있지요.
말씀하신 것처럼 금속촉매는 환원된 상태로 쓰이는데, 반응 후에는 산화가 부분적으로 될 수도 있어요.
그래서 반응 후에 수소 분위기에서 처리를 한다든지 해서 원래 상태로 되돌리기도 하죠.
아니면 애초에 산화가 잘 되지 않게 촉매를 디자인할 수도 있습니다.
암튼 짧은 화학 반응에서 이론적으로 촉매는 반응 전후에 원래 상태를 유지합니다.
촉매는 반응식에 포함하지는 않습니다. 촉매 반응 자체를 화학적으로 설명할 때는 촉매 표면 원자와 반응물의 화학적 작용을 표기하지만, 일반적으로 반응물과 생성물만 표기하는 화학식에서는 촉매가 나타나지 않습니다.
음... 촉매 중에서도 좀 자신이 분해 및 소진되면서 반응을 촉진시키는 경우에는 반응식에 쓰기도 합니다만 이런경우는 아무래도 메인은 아닙니다.
대표적인 촉매 사용 반응식이라...
반응식에는 촉매를 딱히 표현하지는 않지만 몇가지 써보면요.
메탄 수증기 개질 반응
CH4 + H2O -> CO + 3H2O, 촉매: Ni 계열
에틸렌 옥사이드 생성 반응
C2H4 + 1/2O2 -> C2H4O, 촉매: Ag 계열
탄화수소(프로판)의 탈수소화 반응
C3H8 -> C3H6 + H2, 촉매: Pt 계열
탄화수소 계열 화합물의 cracking 반응
탄소가 많은 탄화수소 -> 에틸렌, 프로필렌 등, 촉매: 제올라이트 계열
이런 것들이 있겠습니다^^
