問1解法光触媒の仕組み
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。
問1の解法
<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。
問1解答<反応1>
2H2O+2e- → H2+2OH-
<反応2>
2H2O → O2+4H+4e-
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。