В большинстве случаев явление катализа обусловлено циклическими промежуточными химическими взаимодействиями молекул реагирующих веществ с катализатором.
Эти взаимодействия приводят к образованию реакционноспособных промежуточных химических соединений – каталитических интермедиатов; по завершении цикла взаимодействий и образования конечных продуктов ускоряемой реакции катализатор восстанавливает свой химический состав.
Результирующее стехиометрическое уравнение химических превращений не включает катализаторы.
Наиболее распространен гетерогенный катализ, при котором катализатор является твердым веществом и ускоряет реакции между реагентами в газовой или в жидкой фазах.
В этом случае каталитическому превращению реагентов предшествует диффузия молекул реагирующих веществ к поверхности катализатора и их адсорбция (обычно хемосорбция) на поверхности катализатора.
Основные каталитические превращения, в т. ч. и хемосорбция реагентов, происходят на активных центрах катализатора.
Далее происходит десорбция молекул продуктов реакции с поверхности катализатора и их диффузия в жидкую или газовую фазу.
Основными характеристиками катализаторов в гетерогенном катализе являются:
- каталитическая активность (количественно выражается обычно отношением скорости катализируемой реакции, т. е. числа катализируемых превращений молекул реагентов в единицу времени, к массе или объему катализатора),
- удельная каталитическая активность (отношение скорости к единице поверхности катализатора или к числу активных центров),
- селективность процесса (отношение скорости накопления целевого продукта к сумме скоростей всех превращений исходного реагента), определяющая вероятность того, что превращение молекул реагентов происходит в требуемом направлении.
Важнейшие параметры, позволяющие влиять на скорость процесса:
- температура,
- давление (концентрация) реагентов.
