katalysieren

Katalysieren bezeichnet in der Chemie das Erhöhen der Reaktionsrate einer chemischen Reaktion durch einen Katalysator, also eine Substanz, die am Verlauf der Reaktion beteiligt ist, ohne am Gesamtprozess verbraucht zu werden. Ein Katalysator bietet einen alternativen Reaktionsweg mit niedrigerer Aktivierungsenergie, was die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsrate verringert. Folglich erfolgt die Reaktion schneller, während das Gleichgewicht zwischen Ausgangsstoffen und Produkten unverändert bleibt.

Katalysatoren können verschiedene Formen annehmen: in der Regel zwischen homogener Katalyse (Katalysator und Reaktanden befinden sich in der gleichen Phase, oft Lösung), heterogener Katalyse (Katalysator ist in einer anderen Phase, z. B. Feststoff, der in Kontakt mit Gasen oder Lösungen steht) und Biokatalyse (Enzyme als biologische Katalysatoren). Typische Beispiele umfassen die Eisenkatalyse in der Haber-Bosch-Synthese zur Ammoniakproduktion, Platin- oder Noble-Metallkatalysatoren im Ostwald-Verfahren sowie die Biokatalyse durch Enzyme in der Natur und Industrie.

Katalysatoren können durch Inhibitoren oder Umweltbedingungen inaktiviert oder durch Regeneration wieder aktiviert werden. Sie beeinflussen oft Selektivität und Ausbeute, nicht aber die Nettoenthalpie der Reaktion. In Forschung und Industrie spielen Katalyseprozesse eine zentrale Rolle für Effizienz, Kosten und Umweltverträglichkeit. Das Feld umfasst Grüne Chemie, Heterogenisierung, Elektro- und Photokatalyse sowie die Entwicklung neuer, nachhaltiger Katalysatoren.