[→Gr. kataluo, oplossen, ontbinden],
m.(-en),
1. een stof die een versnellende werking uitoefent op een chemische reactie, zonder dat zij bij de reactie wordt verbruikt (e);
2. (fig.) datgene, wat een proces of verloop bevordert.
(e) De katalysator wordt aan het einde van de reactie chemisch onveranderd teruggevonden. In verband hiermee zijn dikwijls kleine hoeveelheden van een katalysator voldoende om grote hoeveelheden van de betrokken stoffen te doen reageren. Er zijn stoffen die op verschillende reacties katalytisch werken, b.v. platina. Talrijke katalysatoren werken echter specifiek op één bepaalde reactie. Ook zijn er stoffen die de werking van een katalysator nog verbeteren, men noemt zo’n stof promotor. Omgekeerd kan de werking van een katalysator door sporen van een andere stof worden belemmerd of zelfs opgeheven.
De katalysator is dan vergiftigd. Een positieve katalysator dringt door in het reactiemechanisme en opent een nieuwe en gemakkelijkere weg waarlangs de reactieprodukten kunnen worden gevormd. Voorbeeld: de ontleding van waterstof jodide zonder katalysator is een reactie met een activeringsenergie van 180 kJ. Wordt aan deze reactie als katalysator goud toegevoegd, dan is de activeringsenergie tot ca. 100 kJ gedaald. De reactie verloopt via een geactiveerd complex dat gevormd wordt op het oppervlak van de katalysator en dat een lagere energie heeft dan de tussentoestand die bij de reactie zonder katalysator moet worden gepasseerd. Op deze wijze is in te zien dat de reactiesnelheid niet meer afhangt van de druk; neemt men nl. aan dat het gehele werkzame oppervlak van de katalysator door reagerende moleculen is bezet, dan kan een verhoging van de druk de reactiesnelheid niet vergroten. Het werkzame oppervlak van een katalysator kan door een fijne verdeling van de stof worden opgevoerd.
Een ander voorbeeld van een heterogene katalyse is de hydrogenering van de onverzadigde koolstofkoolstofbinding. Uit infraroodspectra van platinakatalysatoren die beladen zijn met etheen (CH2=CH2) heeft men kunnen aflezen dat op dit oppervlak moleculen etheen rondzwerven, die een of meer waterstofatomen hebben afgegeven aan het metaaloppervlak, en die met de vrije bindingen over het metaal glijden. Een geschikte ontmoeting met waterstofatomen kan dan het molecule laten reageren tot ethaan CH3-CH3, waarna deze het oppervlak verlaat. In het geval van de homogene katalysator verloopt de reactie ook via een of meer nieuwe energetisch voordelige geactiveerde complexen waarin de katalysator is opgenomen. Een reactie tussen de moleculen A en B, die zonder katalysator via het geactiveerde complex A...B de produkten C en D levert, kan in tegenwoordigheid van de katalysatormoleculen K via het geactiveerde complex A...K...B verlopen. Hierbij is het mogelijk dat de totale reactie in een aantal trappen uiteenvalt zoals: A + K →A...K →AK AK + B → A...K...B → C + D + K In sommige gevallen zijn tussenprodukten van het type AK geïsoleerd. De werking van een negatieve katalysator berust in sommige gevallen op het onwerkzaam maken van een positieve katalysator, die bij de reactie aanwezig is; in andere gevallen kan de negatieve katalysator een reactieketting afbreken doordat hij zich verbindt met een van de deeltjes die essentieel zijn voor de voortzetting van de kettingreactie (→reactiemechanisme).
Van de in de techniek gebruikelijke katalysatoren zijn belangrijk: platina, voor omzetting van koolwaterstof in benzine met hoog octaangetal (op een aluminiumsilicaat als drager) en bij de bereiding van salpeterzuur; ijzer, voor de bereiding van ammoniak; vanadiumoxide voor het moderne contactproces (H2S04). Buiten het basismetaal zijn dikwijls kleine hoeveelheden bijkomstige elementen werkzaam: promotoren en activatoren. Water of beter OH-ionen zijn vaak katalysatoren (verbrandingsreacties) door kettingmechanismen. De bereiding van een katalysator stelt dikwijls bijzondere eisen, m.n. wat betreft de activiteit en de fijnheid van verdeling. In verband met die fijnheid wordt de katalysator langs chemische weg neergeslagen op een ‘dragr’ met zeer groot oppervlak, b.v. zeer poreuze stoffen als puimsteen, zwak gebrande klei, kiezelgoer en actieve kool.
