講演情報
[O12-P25]白金箔による触媒反応に関する研究
*佐藤 琉生1、*結城 秀之介1 (1. 宮城県仙台第三高等学校)
キーワード：
白金箔、触媒反応、アルコール
背景
白金箔には表面に水素を吹きかけると爆発して水ができるという触媒反応がある。(fig1)本校自然科学部化学班の先輩はこれに着目して研究を行い、この触媒反応では表面にある穴が反応に大きく関わっていて、これまでの通説とは異なることを発見をした。1)しかしこの先行研究では水素以外での物質や白金の形状による比較を行っておらず、それらの観点から反応機構について新しい発見はないかと考え研究を始めた。
実験と結果
(1)5つの薬品と白金箔の触媒反応を比較する。
方法1
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジエチルエーテルをそれぞれ0.05molずつ試験管に入れて2)一辺が2mm、厚さが0.1μmの白金箔を自作のフレーム(fig2)に取り付けたものを試験官に入れて加熱した。
結果(fig3)
メタノールとジエチルエーテル以外では反応の形跡が見られなかった。
(2)白金箔の穴の大きさを変えて比較する。
方法2
白金箔の穴の大きさが大きいものと小さいもの(fig4)を用意して実験(1)と同じ方法で実験し比較する。
結果(fig5)
穴の大きさを変えても結果は実験(1)とは変わらなかった。
(3)薬品の気化量を増やして比較する。
方法3
薬品を気化させる際に薬品入りの試験管に50℃の水の入ったビーカーに5分間入れてから白金箔を入れて常温で5分間気化させたものと比較した。
結果(fig6)
50℃の水に入れた方は全ての薬品で触媒反応の形跡が見られた。
考察
様々な薬品で比較したがほとんどの薬品で反応の形跡が見られなかった。その理由は白金箔の表面の穴が小さいのが原因ではないかと考えた。しかし穴の大きさを変えてもすべての物質での反応は見られなかったため、穴の大きさは関係がなかったと考えられる。薬品の気化量を変えてみると今まで反応が見られなかった物質でも反応が見られるようになったため反応が見られなかった原因は気化量が少なく白金箔が赤熱するほどのエネルギーが得られなかったためだと考えている。
展望
今回の研究で、気化量のせいで反応が見られなかったとわかったため、気化量を増やした状態で反応を比較することによって反応のしやすさがわからないか調べたいと考えている。また今回できなかった白金の形状による反応の違いも確かめたいと考えている。
謝辞
本研究を進める上で自然科学部化学班の顧問の先生方や部員の方々に多くの協力をいただきました。この場を借りて感謝を申し上げます。
参考文献
1) 大葉誠也、志田京太郎．白金箔を触媒とした水素燃焼反応のメカニズムの再検討．仙台第三高等学校．2023
2) 日本分析化学専門学校．実験B-36 ＜発火を繰り返す金属の巻>.なるほど・ザ・化学実験室．更新日不明．(参照 2026-03-24)
3) 横田淳一．湯沢光男．触媒作用を実感できる白金の実験開発とその授業．更新日不明．(参照 2026-03-24)
4) 株式会社 菅製作所．プラチナ（白金）触媒とは？何に使う？身近な例でわかりやすく解説します．AGUS．2024-4-22．
(参照2026-03-27)
白金箔には表面に水素を吹きかけると爆発して水ができるという触媒反応がある。(fig1)本校自然科学部化学班の先輩はこれに着目して研究を行い、この触媒反応では表面にある穴が反応に大きく関わっていて、これまでの通説とは異なることを発見をした。1)しかしこの先行研究では水素以外での物質や白金の形状による比較を行っておらず、それらの観点から反応機構について新しい発見はないかと考え研究を始めた。
実験と結果
(1)5つの薬品と白金箔の触媒反応を比較する。
方法1
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジエチルエーテルをそれぞれ0.05molずつ試験管に入れて2)一辺が2mm、厚さが0.1μmの白金箔を自作のフレーム(fig2)に取り付けたものを試験官に入れて加熱した。
結果(fig3)
メタノールとジエチルエーテル以外では反応の形跡が見られなかった。
(2)白金箔の穴の大きさを変えて比較する。
方法2
白金箔の穴の大きさが大きいものと小さいもの(fig4)を用意して実験(1)と同じ方法で実験し比較する。
結果(fig5)
穴の大きさを変えても結果は実験(1)とは変わらなかった。
(3)薬品の気化量を増やして比較する。
方法3
薬品を気化させる際に薬品入りの試験管に50℃の水の入ったビーカーに5分間入れてから白金箔を入れて常温で5分間気化させたものと比較した。
結果(fig6)
50℃の水に入れた方は全ての薬品で触媒反応の形跡が見られた。
考察
様々な薬品で比較したがほとんどの薬品で反応の形跡が見られなかった。その理由は白金箔の表面の穴が小さいのが原因ではないかと考えた。しかし穴の大きさを変えてもすべての物質での反応は見られなかったため、穴の大きさは関係がなかったと考えられる。薬品の気化量を変えてみると今まで反応が見られなかった物質でも反応が見られるようになったため反応が見られなかった原因は気化量が少なく白金箔が赤熱するほどのエネルギーが得られなかったためだと考えている。
展望
今回の研究で、気化量のせいで反応が見られなかったとわかったため、気化量を増やした状態で反応を比較することによって反応のしやすさがわからないか調べたいと考えている。また今回できなかった白金の形状による反応の違いも確かめたいと考えている。
謝辞
本研究を進める上で自然科学部化学班の顧問の先生方や部員の方々に多くの協力をいただきました。この場を借りて感謝を申し上げます。
参考文献
1) 大葉誠也、志田京太郎．白金箔を触媒とした水素燃焼反応のメカニズムの再検討．仙台第三高等学校．2023
2) 日本分析化学専門学校．実験B-36 ＜発火を繰り返す金属の巻>.なるほど・ザ・化学実験室．更新日不明．(参照 2026-03-24)
3) 横田淳一．湯沢光男．触媒作用を実感できる白金の実験開発とその授業．更新日不明．(参照 2026-03-24)
4) 株式会社 菅製作所．プラチナ（白金）触媒とは？何に使う？身近な例でわかりやすく解説します．AGUS．2024-4-22．
(参照2026-03-27)