科学オリンピックだより 2010 vol.5｜問1 解法と解答

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光触媒は、反応の前後で自身は変化することなく、光のエネルギーを受け取って接触面で化学反応を促進させる物質です。
二酸化チタンに紫外光が吸収されると、そのエネルギーによって酸化還元反応が起こります。

＜反応１＞
水が励起電子（e－）を受け取り、水素分子が生成される様子は次のように表せます。

それぞれの原子と電荷の数が合うような係数を求めます。

＜反応２＞
正孔（＋）で水から電子が放出され、酸素分子が生成される様子は次のように表せます。

それぞれの原子と電荷の数が合うような係数を求めます。

解答の解説
化学反応式にして表すと、水の電気分解と同じ分解反応であることがわかります。電気分解の場合は2つの電極間に電源からの電圧をかけますが、光触媒では電気エネルギーの代わりに光のエネルギーを利用します。この現象は日本人の本多博士と藤嶋博士が発見したため、本多－藤嶋効果と呼ばれています。