El terme catàlisi
(‘descompondre químicament’) fou introduït per Berzelius el 1835, però la idea és molt antiga. Un procés de catàlisi pot canviar la velocitat d’una reacció o provocar reaccions que no s’iniciarien, però no pot modificar el rendiment de la reacció; és a dir, pel procés de catàlisi és alterada la velocitat amb què una reacció tendeix cap a l’equilibri químic normal, però no és afectat el valor de la constant d’equilibri. Si el catalitzador actua augmentant la velocitat de reacció, hom parla de catàlisi positiva
i, si actua disminuint-la, hom en diu catàlisi negativa
. Quan la velocitat de la reacció és modificada per l’acció dels propis productes de reacció el fenomen és anomenat autocatàlisi
. La catàlisi és classificada correntment en catàlisi homogènia
i catàlisi heterogènia
. La primera és la que té lloc quan el catalitzador és a la mateixa fase que les substàncies reaccionants; la segona empra el catalitzador en una fase diferent que els reactius i té lloc en la superfície de separació d’ambdues fases. Aquesta última també és coneguda per catàlisi de contacte o de superfície
. La catàlisi homogènia és limitada a sistemes gasosos i sistemes líquids. El catalitzador actua sobre aquests sistemes modificant el mecanisme de la reacció, de manera que les etapes elementals que el constitueixen tenen lloc amb una energia d'activació diferent, la qual cosa condueix a la nova velocitat global de la reacció. Un exemple conegut de catàlisi homogènia en fase gasosa és l’oxidació del diòxid de sofre a la cambra de plom per a la preparació de l’àcid sulfúric; el catalitzador és el diòxid de nitrogen, que oxida el diòxid de sofre a triòxid de sofre, i el monòxid de nitrogen format és oxidat de nou a diòxid per l’acció de l’oxigen atmosfèric. Els sistemes líquids presenten molts exemples de catàlisi, i els més importants corresponen a la catàlisi àcid-base. La inversió de la sacarosa, per a donar glucosa i fructosa, és catalitzada per l’ió hidrogen, de manera que la velocitat de la reacció és funció de la força de l’àcid i de la seva concentració. Una altra categoria de catàlisi homogènia és la de nombroses reaccions d’oxidoreducció, produïda per ions metàl·lics de transició o per llurs complexos. Un exemple és el de la catàlisi de la descomposició de l’aigua oxigenada. En la catàlisi heterogènia, el catalitzador és en un estat físic diferent del sistema reaccionant. En conseqüència, la reacció química s’ha de realitzar a la superfície de separació, de manera que cal pensar que el procés no solament depèn de la natura química del catalitzador, sinó també del seu estat superficial, del seu grau de divisió, de la seva porositat i d’altres propietats que poden contribuir a la retenció de molècules de reactiu sobre aquella superfície. Aquest tipus de catàlisi presenta amplíssimes aplicacions industrials i de laboratori; la majoria de processos de la gran indústria química en fan ús, puix que moltes de les reaccions emprades tenen lloc en fase gasosa i són catalitzades per un metall o per un òxid metàl·lic. Aquests són disposats en forma de malla o, en estat de divisió finíssima, col·locats sobre asbest o sobre una superfície porosa. Per exemple, en la fabricació de l’àcid sulfúric pel mètode de contacte, l’oxidació del diòxid de sofre és aconseguida per l’acció d’un catalitzador de platí. En els sistemes biològics hom troba uns catalitzadors, anomenats enzims
, que són preparats per les cèl·lules vives. Aquests fan que les reaccions químiques vitals tinguin lloc a la temperatura fisiològica amb velocitats adequades. La catàlisi enzimàtica no és ni homogènia ni heterogènia; té un caràcter intermedi i presenta propietats de tots dos tipus.
catàlisi
f
Química