katalisoida

Katalisaatio on kemiallisen reaktion nopeuttamista katalyytin avulla. Katalyytti tarjoaa vaihtoehtoisen, matalammalla aktivaatioenergialla kulkevan reitin, jolloin reagoivien aineiden tuotteiksi muodostuminen tapahtuu nopeammin. Katalyytti ei yleensä muutu pysyvästi reaktiossa, vaan se voidaan palauttaa käyttöön lopuksi. Katalisaation vaikutus on yleensä nopeampi reaktio ilman sen muuttamista kemiallisesti loppuun asti; se ei aina vaikuta reaktion lopputulokseen, mutta voi lisätä valikoivuutta ja pienentää sivutuotteita.

Katalyyttien tyypit voidaan jakaa kolmeen pääkategoriaan. Homogeeninen katalysaattori toimii samassa faasissa reagoivien aineiden kanssa, usein liuoksessa. Heterogeeninen katalysaattori on kiinteässä faasissa ja reagoi nestemäisten tai kaasumaisten aineiden kanssa kiinnittyen sen pinnalle. Biokatalyysi eli entsymaattinen katalysaatiota hyödyntävä katalysi käyttää biologisia molekyylejä, kuten entsyymejä, ja sitä käytetään esimerkiksi ravinnonpilkkomisessa ja bioprosesseissa.

Katalysaatioon liittyy tyypillisesti reaktiomekanismeja, joissa reagoivat aineet adsorboituvat katalyytin pinnalle, muodostuvat välituotteet ja lopuksi tuotteet desorboituvat. Tällaiset mekanismit voivat olla Langmuir-Hinshelwood - tai Eley-Rideal -tyyppisiä. Katalyysissa ratkaisut voivat vaikuttaa lämpötilalla, paineella, katalyytin koostumuksella ja pinnan ominaisuuksilla. Katalyyttien luontainen heikkous on kuitenkin helposti kertyvä tai heteentävä “myrkytys”, sekä käytön kustannukset ja kestävyyden haasteet.

Käytännön merkitys on suurta: teollisuudessa katalisaattorit mahdollistavat ammoniakin tuotannon Haber-Bosch -prosessissa sekä monia kemiallisia muunnoksia. Pakokaasujen puhdistuksessa katalysaattorit vähentävät haitallisten aineiden päästöjä. Biokatalyysi mahdollistaa sairauksien hoidon sekä elintarvikkeiden ja biojalostuksen prosessien kehittämisen.