Katalyysillä

Katalyysillä tarkoitetaan tilannetta, jossa kemiallinen reaktio tapahtuu nopeammin kuin ilman katalyyttiä, koska käytössä on katalyytti. Katalyytti on aine, joka ei kuluta itseään pysyvästi reaktiossa, vaan antaa reaktiolle vaihtoehtoisen, matalammalla aktivaatioenergialla olevan reitin. Näin katalyysi voi muuttaa reaktion kestoa huomattavasti.

Katalyysin tavallisena vaikutuksena on aktivaatioenergian aleneminen, mutta tasapainotilanteessa katalyysillä ei yleensä ole vaikutusta lopputuotteiden määrään, vaan reaktion etenemisen nopeuteen. Katalyytti voidaan palauttaa tuotantoprosessiin useimmiten täydennettynä tai kilpirakenteeltaan muuttumattomana.

Katalyystyypien mukaan erotellaan homogeeninen katalyysi, jossa katalyytti on samassa faasissa kuin reagoivat aineet, sekä heterogeeninen katalyysi, jossa katalyytti on eri faasissa (esim. kiinteä katalyytti nesteessä). Biokatalyysi, eli entsyymitoiminen katalyysi, on olennaista monissa biologisissa prosesseissa ja teollisissa biokemiallisissa reaktioissa.

Esimerkkejä: Haber-Bosch -prosessi käyttää rautakatalyytteja ammoniakkimolekyylien muodostamiseen typestä ja vedystä; autojen katalysaattorit kuuluvat heterogeeniseen katalyysiin ja pienentävät päästöjä käsittelyllä, jossa haitallisia yhdisteitä muunnetaan vähemmän haitallisiksi aineiksi. Biokatalyysi mahdollistaa monia luonnollisia ja teollisia reittejä entsyymien avulla.

Katalyysi on keskeinen osa modernia kemiaa, teollisuutta ja ympäristötekniikkaa, koska se parantaa energiatehokkuutta ja mahdollistaa reaktioita, joita ilman kestävyys ei olisi toteutettavissa.