Les catalyseurs facilitent les réactions chimiques en modifiant leur mécanisme d'une façon qui abaisse la barrière d'énergie d'activation. Cette barrière est la quantité d'énergie qui doit être fourni pour que la réaction ait lieu. Bien qu'il soit possible d'adopter l'approche opposée et fournir plus d'énergie (par exemple, sous forme de chaleur), il peut ne pas être souhaitable en raison du coût, le danger de chauffage des réactifs et du fait que l'augmentation de la température peut conduire à des produits indésirables. Pour toutes ces raisons, les catalyseurs sont largement utilisés dans les industries chimiques, tels que le raffinage du pétrole.
Types de catalyseurs
Les catalyseurs sont classés comme étant homogènes et hétérogènes. Un catalyseur homogène est une qui est présente dans la même phase que les réactifs - par exemple, des gaz - tandis qu'un catalyseur hétérogène est présent dans une phase différente. Par exemple, les chlorofluorocarbones (CFC) qui catalysent la destruction de l'ozone font des catalyseurs de manière homogène parce qu'ils sont des gaz. Dans l'Antarctique, des microcristaux de glace solides agissent comme catalyseurs hétérogènes, un phénomène pas répandu dans l'Arctique. Ceci est la raison pour laquelle le trou d'ozone est beaucoup plus grand dans l'hémisphère sud. Dans le cas des catalyseurs hétérogènes, les réactifs doivent être transférés d'une phase à l'autre, ou la réaction ne se produit. Cette étape supplémentaire ajoute à la complexité du mécanisme, et pour cette raison les chimistes savent moins sur ces réactions que de ceux impliquant des catalyseurs homogènes. On sait que les réactions se déroulent en quatre étapes: (1) les réactifs se lient au catalyseur (2) se déplacent le long jusqu'à ce qu'ils soient proches l'un de l'autre, (3) ils réagissent pour former le ou les produits, et ( 4) le ou les produits sont libérés du catalyseur.
Les catalyseurs biologiques
Les organismes vivants reposent sur des réactions chimiques pour pratiquement tous les processus, d'obtenir l'énergie de la nourriture à l'utiliser pour se développer ou se reproduire. A la chambre ou la température du corps, beaucoup de ces réactions sont trop lentes pour être compatibles avec la vie et doit être accélérée. Ce but est atteint en utilisant des catalyseurs biologiques, appelés enzymes. Bien qu'il existe plusieurs types d'enzymes, et chacun catalyse une réaction chimique spécifique, la plupart suivent un mécanisme général qui comporte plusieurs étapes. Tout d'abord, l'enzyme se lie à un réactif (ou substrat), ce qui provoque un changement de sa forme. Ce changement concerne le substrat, ce qui rend plus sensibles à l'interaction avec un autre réactif pour former le produit. En règle générale, le produit ne se lie pas à l'enzyme, et il est libéré. Lorsque l'enzyme est libre, elle reprend sa forme d'origine, et le processus peut recommencer.