Katalizator jest substancją, która ułatwia przeprowadzenie reakcji chemicznej. Łączy się z substratami i tworzy zmodyfikowany kompleks aktywny, do którego utworzenia potrzebna jest znacznie mniejsza energia, niż do utworzenia kompleksu aktywnego wyłącznie między samymi substratami. Katalizator zatem obniża energię aktywacji danej reakcji chemicznej, ponieważ wytworzenie kompleksu aktywnego z jego udziałem dla cząsteczek substratów jest łatwiejsze – wymaga użycia mniejszej energii. Po jej zakończeniu, katalizator całkowicie się odtwarza, a więc jego ilość jest taka sama na początku, jak i po zakończeniu reakcji. Jego działanie polega na stworzeniu alternatywnej drogi reakcji – energie aktywacji reakcji, które biegną z udziałem katalizatora, są niższe od odpowiednich energii aktywacji bez jego udziału. Jeżeli reakcja bez katalizatora wymaga $E_a$, to w jego obecności dwie reakcje wykazują $E_{a1}$ i $E_{a2}$, przy czym każda z nich jest mniejsza od $E_a$. Zjawisko przyspieszenia reakcji chemicznej przez katalizator nazywa się katalizą.

RugJsSGusd2yN

Wykres zależności energii wewnętrznej od czasu dla reakcji egzoenergetycznej z udziałem oraz bez udziału katalizatora. Na osi poziomej czas, zaś na osi pionowej energia wewnętrzna. Zaznaczono energię substratów, od której poprowadzono przerywaną poziomą linię przez cały wykres. Wykres bez udziału katalizatora ma początek przy wartości równej energii substratów, następnie rośnie, co odpowiada energii aktywacji, osiąga maksimum i maleje, aż do osiągnięcia energii produktów, mniejszej od energii substratów. Wykres z udziałem katalizatora ma początek przy wartości równej energii substratów, następnie rośnie, co odpowiada energii aktywacji, osiąga maksimum, które odpowiada niższej energii niż maksimum przy reakcji zachodzącej bez udziału katalizatora. Po osiągnięciu maksimum funkcja maleje aż do osiągnięcia energii produktów, mniejszej od energii substratów.

Przeciwieństwem katalizatorów są inhibitoryinhibitorinhibitory – stosuje się je do reakcji przebiegających zbyt gwałtownie, aby zwolnić ich przebieg i uzyskać nad nimi kontrolę. Wyróżniamy katalizatory/inhibitory homogeniczne, czyli będące w takiej samej fazie, co substraty (stan skupienia katalizatorów/inhibitorów jest taki sam), oraz heterogeniczne, które są w innej fazie niż substraty (stan skupienia katalizatorów/inhibitorów jest różny). Kataliza jest bardzo ważnym procesem chemicznym, mającym wręcz strategiczne znaczenie na skalę międzynarodową. Odkrycie noblistów z $2010 \text{r}.$ – Richarda F. Hecka, Ei–Ichi Negishi, Akiry Suzukiego, dotyczące katalizowanych przez pallad reakcji sprzęgania krzyżowego (reakcja, w której następuje tworzenie wiązania węgiel‑węgiel), stosowanych w syntezie organicznej, pozwoliło na rozwinięcie wielu dziedzin, w tym przemysłu chemicznego, elektroniki, rolnictwa. Jednak najbardziej cennym okazało się zastosowanie reakcji sprzęgania w przemyśle farmaceutycznym do produkcji laboratoryjnej substancji, która hamuje rozwój komórek nowotworowych. Naturalnie występuje ona w gąbce Discodermia dissoluta (odkryta została w latach $80.$ na Karaibach).

Ciekawostka

R1Q2pCFUeEv5j

Ilustracja przedstawiająca strukturę (+)-dyskodermolidu, naturalnego związku o właściwościach immunosupresyjnych i przeciwnowotworowych. Cząsteczka zbudowana jest z dziewiętnastowęglowego łańcucha posiadającego dziewięć centrów chiralności cztery wiązania podwójne, w tym trzy o relacji Z i jedno znajdujące się przy końcu łańcucha. Łańcuch podstawiony jest grupą karbaminianową, trzema grupami hydroksylowymi oraz sześcioma grupami metylowymi. Ponadto z węgiel C19 jest węglem należącym do sześcioczłonowego pierścienia składającego się z pięciu atomów węgla i jednego atomu tlenu, który jest częścią laktonu. Pierścień posiada również trzy podstawniki, to jest dwie grupy metylowe, jedną hydroksylową oraz cztery dodatkowe centra chiralności.