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化学では、 触媒 は、反応で消費されることなく、反応の速度を速める物質です。触媒を利用する反応はすべて 触媒作用。化学素材を読むときは、この区別に注意してください。触媒（複数の「触媒」）は物理的物質ですが、触媒（複数の「触媒」）はプロセスです。
触媒の各クラスの概要は、分析化学を学習し、物質を混合して反応が起こったときに分子レベルで何が起こるかを理解する上で役立つ出発点です。触媒とそれに関連する触媒反応には、主に3つのタイプがあります。均一触媒、不均一触媒、生体触媒（通常は酵素と呼ばれます）です。あまり一般的ではないが、依然として重要なタイプの触媒活性には、光触媒、環境触媒、グリーン触媒プロセスが含まれます。
触媒の一般的な特性
固体触媒の大部分は、酸素や硫黄などの元素に付着した金属（白金やニッケルなど）または近金属（シリコン、ホウ素、アルミニウムなど）です。液相または気相の触媒は、溶媒や他の材料と組み合わせることができますが、単一元素で構成されている可能性が高く、固体触媒は、触媒担体として知られる固体または液体マトリックス内に散布されます。
触媒は、 活性化エネルギー Ea 触媒なしで進行するが、はるかに遅い反応のこのような反応には、1つまたは複数の反応物の総エネルギーよりも低い総エネルギーを持つ生成物が含まれます。そうでない場合、これらの反応は外部エネルギーの追加なしでは起こりません。しかし、高エネルギー状態から低エネルギー状態に移行するには、製品は最初に「こぶを乗り越える」必要があり、その「こぶ」はEですa。本質的に触媒は、「丘の頂」の高さを下げるだけで反応物が反応のエネルギー「下り勾配」に到達しやすくすることで、反応エネルギーの道に沿った段差を滑らかにします。
化学システムは、正および負の触媒の例を特徴としており、前者は反応の速度を加速する傾向があり、負の触媒はそれらを減速させる働きをします。どちらも望ましい特定の結果に応じて、有利になる可能性があります。
触媒化学
触媒は、1つまたは複数の反応物を生成物の1つに容易に変換できるように、反応物の1つに一時的に結合するか、反応物の1つを化学的に修飾し、その物理的コンフォメーションまたは3次元形状を変更することにより、作業を実行します。泥の中を転がり、犬が中に入る前にきれいにする必要がある犬を想像してください。泥は最終的には自然に犬からはがれますが、犬が庭のスプリンクラーの方向に突っ込んで、泥がすぐに毛皮から吹き飛ばされるようなことができるなら、あなたは「触媒」として効果的に役立ったでしょう「ダーティドッグからクリーンドッグへの「反応」。
ほとんどの場合、反応の通常の要約に示されていない中間生成物は、反応物と触媒から形成され、この複合体が1つ以上の最終生成物に変化すると、触媒は、まったく。すぐにわかるように、このプロセスはさまざまな方法で実行できます。
均一触媒
反応が考慮されます 均一に触媒された 触媒と反応物が同じ物理的状態または相にあるとき。これは、ガス状の触媒と反応物のペアで最もよく起こります。均一触媒の種類には、供与された水素原子が金属で置き換えられた有機酸、炭素と金属元素を何らかの形で混合する多くの化合物、コバルトまたは鉄に結合したカルボニル化合物が含まれます。
液体が関与するこのタイプの触媒作用の例は、過硫酸イオンとヨウ化物イオンの硫酸イオンとヨウ素への変換です。
S2O82- + 2 I- →2 SO42- +私2
両方の反応物が負に帯電しているため、その電気的性質は化学的性質とは反対であるため、この反応は、好ましいエネルギー論にも関わらず、単独で進行するのに苦労します。しかし、正電荷を帯びた鉄イオンが混合物に加えられると、鉄は負電荷を「そらし」、反応は急速に進みます。
自然に発生するガス状均一触媒は、酸素ガス、またはO2、大気中のオゾン、またはO3、酸素ラジカル（O-）は中間体です。ここでは、太陽からの紫外線が真の触媒ですが、存在するすべての物理的化合物は同じ（ガス）状態にあります。
不均一系触媒
反応が考慮されます 不均一に触媒された 触媒と反応物が異なる相にあり、それらの界面で反応が起こる場合（最も一般的には、気固「境界」）。より一般的な不均一触媒には、無機金属、つまり非炭素含有の元素金属、硫化物、金属塩などの固体のほか、ヒドロペルオキシドやイオン交換体などの有機物質が含まれています。
ゼオライトは、不均一系触媒の重要なクラスです。これらは、SiOの繰り返し単位で構成される結晶性固体です。4。これらの結合された分子の4つのユニットは、互いに結合して異なる環構造とケージ構造を形成します。結晶内にアルミニウム原子が存在すると、電荷の不均衡が生じますが、これはプロトン（つまり、水素イオン）によって相殺されます。
酵素
酵素は、生体系の触媒として機能するタンパク質です。これらの酵素には、基質結合部位または活性部位と呼ばれる成分があり、触媒作用下の反応に関与する分子が結合します。すべてのタンパク質の成分部分はアミノ酸であり、これらの個々の酸のそれぞれは、一端から他端まで不均一な電荷分布を持っています。この性質は、酵素が触媒能力を持っている主な理由です。
酵素の活性部位は、鍵がロックに入るように、基質（反応物）の正しい部分と一緒に適合します。前述の触媒は、多くの異なる反応を触媒することが多いため、酵素が持つ化学的特異性を持たないことに注意してください。
一般に、より多くの基質とより多くの酵素が存在する場合、反応はより速く進行します。しかし、酵素を追加せずに基質を追加すると、すべての酵素結合部位が飽和し、その酵素濃度で反応が最大速度に達します。酵素によって触媒される各反応は、酵素の存在により形成される中間生成物の観点から表すことができます。つまり、書く代わりに：
S→P
基材が製品に変換されることを示すために、これを次のように描写できます。
E + S→ES→E + P
ここで、中期は酵素基質（ES）複合体です。
酵素は、上記の触媒とは異なる触媒のカテゴリーとして分類されていますが、均一または不均一のいずれかです。
酵素は狭い温度範囲内で最適に機能します。これは、通常の状態では体温が数度以上変動しないことを考えると理にかなっています。極端な熱は多くの酵素を破壊し、特定の三次元形状を失わせます。これは、すべてのタンパク質に適用される変性と呼ばれるプロセスです。