光触媒で水素を発生させるとき、酸素と結び付いて水になりませんか？

質問

光触媒で水素を発生させる方法があると聞いたのですが、なぜ酸素と結びつかないのですか？
やり方を聞くと、水に酸化チタンをパラっと入れて紫外線に当てると酸素と水素に分かれるっていう話でした
アッチャコッチャで水素と酸素がポコポコできていると発生した直後に水に戻る気がするのですがどうやって分離するのでしょうか？

ラジオで燃料電池の話を紹介していてサラッと光触媒の話をしていたので分離は出来ていると思うのですが

回答No.1

potachie · ベストアンサー

水素と酸素の気体をそのまま放置しても、まず、水はできません。
物質が反応するためには、ある程度のエネルギーのヤマを超えられるだけのエネルギーを外から与える必要があります。

ご質問の環境は、紫外線を当てて、高エネルギー状態にしています。エネルギーの高い状態では、水よりも酸素と水素の状態の方が安定なので、逆反応であるご質問の現象も起きますが、基本的には２つに分解されます。
そして、触媒＆紫外線がない部分では、水素と酸素が反応するエネルギーが与えられていませんから、勝手に反応が進むコトは無いわけです。

化学反応は、エネルギーの低い方にばかり進むわけではなく、エネルギーの過不足がない、安定した状態を求めて平衡が動きます。
この辺は、酸化銅は、加熱すると銅に戻り、普通の状態だと酸化が進むという例もありますので、ご存じかと思います。

また、分解反応は、分子１個でできますが、結合反応は、２種類の分子が出会う必要があるので、熱が少ない状態（分子運動があまりない状態）では、結合反応の方が起こりにくかったりもします。熱を与えない形でエネルギーだけ与えているというのが、光触媒のミソなのかもしれませんね。

お礼

お礼が遅れてごめんなさい

そうなんですね！本当に丁寧にありがとうございます
私のような者にも本当に分かりやすい内容にひたすら感動をしています

光触媒って不思議だな？と思っていたので胸のつかえが取れました

ん？日焼け止めに酸化チタンが！もしや表皮の水分が酸素と水素に分解されているのか？コレはゆゆしき事態だ！とか考えてしまいます
疑問は尽きることが...