触媒および補助

触媒は化学反応過程において反応速度を変えると同時にその自体の構成と質量が反応後に変化しない物質である。反応速度を上げる触媒は正触媒（Positive Cata-lyst）と呼ばされ，反応速度を低下させる触媒は負触媒（NegativeCatalyst）又は逆触媒と呼ばされる。一般的に触媒は正触媒を指す。このような触媒は工業特に有機化学工業に広く応用され，大きな意味を有し，例えば接触法による硫酸の調製、アンモニア、エステルの合成と多糖類の加水分解，油脂の酸化等はいずれも触媒を使用する必要がある。常用の触媒は主に金属、金属酸化物と無機酸等を含む。触媒が固体で，反応物が気体であれば，多相系触媒反応を行い，この種類の触媒は，触媒又は接触剤と呼ばさてもよい。触媒は一般的に選択性を有し，それはある一種の反応又はある一類の反応のみの速度を速める。しかしある反応に複数の触媒を添加することもでき，例えば水素化反応において白金、パラジウム、ニッケルを触媒とすることができ，そのため慎重に選択する必要がある。触媒反応において，触媒以外に往々としてほかの物質を添加し，この物質が助剤と呼ばされ，触媒の触媒作用を補強するためである。例えば鉄はアンモニア合成工業の触媒であり，少量の酸化カリウムと酸化アルミニウムを添加して鉄の触媒作用を補強することができる。触媒と助触媒の構成と重量は反応の前後に変化しない。以上はいずれも無機触媒である。酵素系タンパク質は，一種の非常に重要な有機触媒である。 触媒は種類が多く，触媒と反応系の相状態によって，均一系触媒及び不均一系触媒という二つの種類に分けられる。そのうち不均一系触媒の応用は最も広く，気体、液体、固体という３つの状態を有し，そのうち固体触媒の品種と応用は最も多い。固体触媒は金属（ニッケル、白金、パラジウム、クロム、コバルト、チタン、バナジウム等）又は金属酸化物（酸化銅、五酸化バナジウム、酸化鉛等）によって製造された微粒子であり，又は担体に分散して堆積され，これにより良好な分散効果を取得し，比表面積を大きくする物質である。触媒への要件は活性の信頼性が高く，安定性、選択性に優れ，使用寿命が長く，中毒又は燃えにくく，再生しやすいということを含む。触媒効率を向上させるために，単純な金属触媒を合金触媒（例えばニッケル - アルミニウム合金）又は複合触媒（例えばZieglerNatta触媒）に製造することができる。複合触媒は主触媒及び助触媒によって構成される。新規な高効率触媒中にさらにほかの成分を添加する必要もある。高効率触媒の開発と発展は，高分子材料の発展を促進し，多くの高性能・高付加価値の新型高分子材料を生成する。 触媒の普及及び新型触媒の出現に従って，多くの新しい化学反応は工業化を実現し，これによりますます多くの化学製品を提供する；またいくつかの従来の化学反応の条件を改善し，これにより生産の効率と製品の品質を向上させ，資源を十分に活かす。より多くかつより優れた新型触媒を絶えずに選択し又は開発することは，現代化学的研究分野の重要な課題になっている。しかし全ての触媒は人間に有益でなく，例えば超音速ジェット燃料の燃焼生成物は触媒として成層圏（10〜50キロメートルの高度）におけるオゾンを分解し，これにより大気層が太陽紫外線への吸収作用を削減し，ある地域における皮膚癌患者の増加を引き起こす。新規な超音速ジェット燃料はまだ開発中であり，触媒としてその燃焼生成物が成層圏におけるオゾンを分解しないという要件がある。 助剤は工業と農業生産中，特に化学製品製造中で，生産過程を改善し、製品の品質を向上させかつ産量を引き上げ，又は製品にある特別な応用性能を備えるために，一般的にいくつかの補助化学品を添加する物質である。助剤は化学製品製造において一種の重要な補助原料であり，製品に特別な性能を備えさせ，完成品の用途を改善できる；化学反応の速度を上げ，製品の収率を向上させる；原料を節約し，加工効率を向上させる。助剤は化学工業，特に有機合成、合成材料の加工及び石油精製、農薬、医薬、染料、塗料等の工業分野に広く応用される。助剤は用途によって合成用助剤及び加工用助剤に分けられる。樹脂、繊維、ゴム等のモノマーの合成と重合に用いられる各種の助剤は，合成用助剤と呼ばされ，触媒、開始剤、溶媒、分散剤、乳化剤、重合禁止剤、調節剤、重合安定剤等を含む。生ゴムによるゴム、プラスチック製品の加工及び化学繊維の紡績と紡糸に用いられる補助性化学物質は，加工用助剤と呼ばされ，可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、発泡剤、滑剤、離型剤、加硫剤、促進剤、軟化剤、抗スコーチ剤、界面活性剤、油剤、充填剤等を含む。これらの助剤中で，多くは危険な化学薬品であり，例えば合成に用いられる過酸化ジベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化水素 - 鉄ブルー、アルキルアルミニウム、塩化チタン等の開始剤、触媒はいずれも可燃性と爆発性物質であり，《危険化学品安全管理条例》の関連規定に従って，貯蔵、輸送、経営と使用を行う。