Katalüütikud

Katalüütikud on ained, mis suurendavad keemilise reaktsiooni kiirust, kuid mida reeglina ei tarbita ning mida saab pärast reaktsiooni kasutada uuesti. Nad osalevad reaktsioonis ajutiselt, pakkudes alternatiivset teed madalama aktiveerimisenergia saavutamiseks ning lõppfaasis on nad tagasi algses vormis. Tänu katalüütilisele mehhanismile võivad paljud reaktsioonid toimuda madalama energiaga tingimustel ja suurema efektiivsusega.

Katalüütikud jagunevad kolme peamise kategooria vahel: heterogeenne katalüüs, kus katalüüt on tahkes faasis ja reagendid on gaasilises või lahustunud faasis; homogeenne katalüüs, kus katalüüt on sama faasis kui reageerivad ained; ning biokatalüüs ehk bioloogilised katalüütid, peamiselt ensüümid, mis töötavad loomulikult kas organismides või nende rakkudes.

Omadused hõlmavad kiiruse suurendamist ning sageli suuremat selektiivsust, mis tähendab, et katalüüt soodustab soovitud toodete teket vähem kõrvalsaaduste teket. Nad on sageli taastuvad ning neid saab kasutada korduvalt, kuid võivad deaktiveeruda saastavate ainete või ebasobivate tingimuste tõttu, mistõttu askeles on vajalik nende töötingimuste kontroll ja vajadusel taastamine või asendamine. Katalüütikud on tundlikud temperatuurile, rõhule ja lahustile ning nende toimivus sõltub olekust ja keskkonnast.

Olulised näited ja rakendused hõlmavad tööstuslikku kasutust: ammoniaagi süntees Haber-Boschi protsessis kasutab raudkatalüütorit; kontakti protsessis toimub SO2 oksüdaatorina vanaad(V)oksi katalüüs; petro-katsetuses ja väärindamises kasutatakse zeoliite ning teisi tahke katalüütikuid; sõidukite heitgaaside puhastamiseks kasutatakse platina-, palladiumi- ja rodiumi gruppe katalüütoreid; biokatalüüsid kasutavad ensüüme näiteks toiduaineainete töötlemisel ja farmatseutilises sünteesis.

Termin katalüüs ja mõiste tekkisid 1830.–1835. aastatel; Berzelius nimetas selle nähtuse ning 20. sajandil täpsustati heterogeense, homogereense ja biokatalüüsi eristused ning süstematiseeriti katalüütilise mehhanismi mõisted.