Katalizatorem

Katalizatorem (katalizatorem) nazywamy substancję, która przyspiesza przebieg reakcji chemicznej bez trwałego zużycia w samym procesie. Katalizator obniża energię aktywacji reakcji, dzięki czemu układ osiąga równowagę szybciej niż bez jego obecności. W praktyce oznacza to mniejsze ilości energii lub warunki reakcji, przy których reakcja przebiega skutecznie.

Możemy wyróżnić katalizatory ze względu na fazę: katalizatory homogeniczne, rozpuszczone w tej samej fazie co reagenty, i katalizatory heterogeniczne, znajdujące się w innej fazie (na przykład stałe na gazowym). Istnieją także biokatalizatory, przede wszystkim enzymy, które katalizują reakcje biologiczne, a także mieszane systemy katalityczne.

Mechanizm katalizy obejmuje często adsorpcję substratów na powierzchni katalizatora, tworzenie pośrednich stanów energetycznych o obniżonej energii aktywacji oraz desorpcję produktów. Katalizator nie musi być chemicznie zużyty w całym procesie, chociaż w praktyce może ulec deaktywacji wskutek zanieczyszczeń, wytrącania się lub zmiany struktury.

Zastosowania obejmują przemysł chemiczny i energetykę: synteza amoniaku w procesie Habera–Boscha, reforming parowy i kraking katalityczny w petrochemii, czy syntezy organiczne. Katalizatory odgrywają kluczową rolę w ograniczaniu zużycia energii i poprawie wydajności procesów.

Ochrona środowiska i technologia czystych procesów wykorzystuje katalizatory do redukcji emisji zanieczyszczeń: katalizatory samochodowe minimalizują NOx, CO i węglowodory, a także procesy oczyszczania gazów przemysłowych. Właściwości dobierane do zastosowania obejmują aktywność, selektywność, trwałość, odporność na temperaturę i koszty.