katalyseissa

Katalyysi on kemiallinen prosessi, jossa katalyytti nopeuttaa reaktiota ilman että sitä lopulta käytetään loppuun. Katalyytin ansiosta reaktion energiatasoa voidaan laskea, jolloin aktivaatioenergia pienenee ja järjestelmän siirtyminen tuotteisiin tapahtuu nopeammin. Katalyytti voidaan palauttaa alkuperäiseen tilaan reaktion päättyessä, joten sitä voidaan käyttää uudelleen ja usein se vaurioituu vain pitkän käytön tai vääränlaisista olosuhteiden vuoksi.

Katalyysin toimintaperiaate perustuu aktiivisille paikoille, joihin reagoivat molekyylit kiinnittyvät ja käyvät läpi reagoivia välivaiheita. Tämä tarjoaa vaihtoehtoisen ja usein energetisesti kevyemmän reittipolun. Katalyytin vaikutus voi olla sekä toimintanopeuden kasvattaminen että tuotteiden valikoivuuden ohjaaminen tiettyyn kemialliseen lopputulokseen, jolloin sivutuotteita syntyy vähemmän.

Katalyysi jaetaan tyypillisesti kolmeen pääkategoriaan: homogeeninen katalyysi, jossa katalyytti on liuoksessa reagenteissa; heterogeeninen katalyysi, jossa katalyytti on kiinnittyneenä toiseen faasiin, usein kiinteässä tilassa; sekä biokatalyysi, jossa toimivat entsyymit ovat biologisia katalyyttejä. Näiden lisäksi on kehittynyt hybridisiä ja yhä tehokkaampia katalyysiratkaisuja, kuten nanokatalyyttejä ja metallerikkojen yhdistelmiä.

Keskeisiä mittareita ovat reaktionopeus, TOF (turnover frequency) ja TON (turnover number), sekä aktivaatioenergia Ea. Katalyysi on keskeinen osa teollisuutta (esimerkiksi ammoniakin synty, raskasöljyjen jalostus ja päästöjen hallinta) sekä biokemiaa (aineiden muokkaus entsymaattisesti). Kestävässä kemiassa katalyysillä on tärkeä rooli ympäristöystävällisissä ja energiatehokkaissa prosesseissa, joissa pyritään vähentämään jätteitä ja säästämään resursseja.