Katalyytteistä

Katalyytteistä tarkoittaa yleisesti havaintoa, että katalyytti on aine, joka nopeuttaa kemiallista reaktiota ilman että sitä itse kulutetaan pysyvästi. Katalyysin avulla reaktio voi eteneä pienemmällä aktivaatioenergiaalla ja lyhyellä aikavälillä saavuttaa suuremman reaktiotuotteen. Katalyytti ei vaikuta reaktion tasapainopisteeseen, vaan ainoastaan nopeuttaa sekä muodostumis- että hajoamisvaiheita niin, että lopullinen tasapaino saavutetaan aikaisemmin.

Katalyyttejä on useita tyyppejä muun muassa homogeenisiä, heterogeenisiä ja biokatalyyttejä. Homogeeninen katalyytti toimii samalla faasilla kuin reagoivat ainesosat, usein liuoksessa. Heterogeeninen katalyytti on kiinteä, ja sen aktiivisuus liittyy sen pinnalle kiinnittyneisiin reagoivaan molekyyleihin. Biokatalyytit, kuten entsyymit, ovat biologisia katalyyttisiä proteiineja, jotka ohjaavat monimutkaisia biologisia reaktioita suurilla tarkkuuksilla. Eri tyyppien valinta riippuu toimintaperiaatteesta, tuotteesta ja operatiivisista ehdoista.

Mekanismit voivat vaihdella, mutta yleisesti ne perustuvat aktiivisille paikoille pinnalla tai liuoksessa, joissa reagoivat molekyylit sitoutuvat, muodostavat välituotteita ja vapautuvat lopullisena tuotteena. Katalyytit voivat tarjota vaihtoehtoisen reittiä matalammalla aktivoitumisenergiaalla. Teoreettiset mallit, kuten Langmuir-Hinshelwood tai Eley-Rideal -mekanismit, kuvaavat näitä prosesseja.

Käyttökohteita on teollisuudessa (esimerkiksi öljytuotteiden jalostus, ammoniakintuotanto), ympäristötekniikassa ja energiasektorilla (polttoaine- ja elektro-katalyysi). Tärkeä on myös kestokyky ja valinta: aktiivisuus, valikoivuus ja vastustus kyvyn pysyä toiminnassa myrkytyksiä tai hiipumista vastaan. Mittauksissa käytetään kuten TOF ja TON, kuvaamaan katalyytin tehokkuutta ja kapasiteettia.