Katalýza

Katalýza je chemický proces, při němž katalyzátor zvyšuje rychlost chemické reakce tím, že poskytuje alternativní reakční cestu s nižší aktivační energií. Katalyzátor sám zůstává chemicky nezměněn po průběhu reakce a může být znovu použit, často s vyšší účinností, než by bylo možné bez něj.

Existují tři hlavní modality katalýzy. Homogenní katalýza probíhá v jediné fázi s reagenty, obvykle v roztoku, což umožňuje velmi dobře definované mechanismy a vysokou chemickou selektivitu. Heterogenní katalýza využívá pevný katalyzátor (např. povrch kovů, zeolitů) a reakční směs probíhá na jeho povrchu. Biokatalýza, známá jako biocatalytická katalýza, používá enzymy jako specifické, biologické katalyzátory s vysokou enantioselectivitou a regioselectivitou.

Mechanismus katalýzy spočívá v tom, že aktivní centrum katalyzátoru vytváří krátkodobé interakce s reagenty, čímž se snižuje energetická bariéra a vznikají reaktivní meziprodukty, které se dále transformují v konečné produkty. Katalýza často umožňuje opakovatelný katalytický cyklus a obnovení aktivační energie pro další molekuly. Důležité jsou také vlastnosti jako selektivita (chemická, regio-, enantioselektivita), a ukazatele výkonu, například TOF (průchodnost na aktivní centrum) a TON (celkový počet převedených molekul na katalyzátor).

Význam katalýzy spočívá ve snížení energetických nákladů a zlepšení výtěžností v průmyslové syntéze, petrochemii, výrobě paliv, ochraně životního prostředí a v biochemické výrobě. Katalýza je klíčová pro udržitelnou chemii díky možnosti řídit reakční cesty a snižovat dopady na prostředí.