CATALISI

CATALISI. - Alcune sostanze aumentano la velocità di certe reazioni chimiche quando sono presenti nell'ambiente in cui queste si svolgono: sono dette catalizzatori e la loro azione c. Fu il Berzelius a proporre questa voce traendola dal greco: καταλυσειν = slegare, sciogliere.
I seguenti criteri permettono di distinguere la c. da variazioni di velocità dovute ad altri motivi: a) alla fine della reazione il catalizzatore si trova chimicamente inalterato; si dice «chimicamente» perché talvolta, nel caso di c. eterogenea, per aver preso parte alla reazione, esso si ritrova in uno stato fisico notevolmente differente da quello iniziale; b) una piccola quantità di catalizzatore è spesso sufficiente per trasformare grandi quantità di sostanze; c) il catalizzatore non altera lo stato finale d'equilibrio di una reazione reversibile.
Una diminuzione di velocità viene detta c. negativa. Talvolta sembra che il catalizzatore provochi reazioni che senza di esso non avrebbero luogo: anche in tali casi però si ammette che il catalizzatore non provochi ma acceleri solo una reazione già in atto se pure estremamente lenta o, più esattamente, faciliti la trasformazione di un sistema in falso equilibrio.
C. omogenea si ha quando le sostanze che reagiscono ed il catalizzatore appartengono alla stessa fase: sono cioè tutti gassosi oppure sciolti in acqua od altro solvente; c. eterogenea quando il catalizzatore solido è immerso in una miscela di gas o in un liquido dove avviene la reazione. Esempi di c. omogenea sono quelli forniti dagli ioni idrogeno (v. ACQUA) i quali catalizzano l'inversione del saccharosio e l'idrolisi degli eteri salini nei componenti acido organico ed alcolico. Più importante è la c. eterogenea della quale sono esempi: la formazione dell'acqua dai gas idrogeno ed ossigeno sotto l'azione della «spugna di platino», la formazione dell'ammoniaca dai gas idrogeno ed azoto in presenza di polvere di ferro, la combinazione dell'anidride solforosa con l'ossigeno per dare anidride solforica in presenza di amianto platino.
Il meccanismo col quale il catalizzatore aumenta la velocità di reazione il più delle volte è molto complesso e mal conosciuto: gli schemi semplici, con i quali il chimico rappresenta abitualmente le reazioni, mettono in rilievo solo i prodotti che reagiscono, quelli che si formano e le proporzioni relative; ma, con o senza catalizzatore, le reazioni sono assai meno semplici. In questi ultimi anni (Hinshelwood, 1946) ad es. per spiegare tutte le particolarità della reazione 2H₂ + O₂ = 2H₂O si sono dovute ammettere numerose reazioni intermedie nelle quali figurano molecole inalterabili come H, OH, O, HO₂, sconosciute alla chimica elementare. Sulla velocità di dette reazioni intermedie influiscono pure le molecole di altri gas apparentemente inerti eventualmente presenti e le stesse pareti del recipiente dove si studia il comportamento della miscela gassosa.
BIOLOGIA (v.) offre numerosi esempi di c. Alcune di esse sono specifiche: il catalizzatore, che in tal caso si chiama enzima, favorisce una sola singolarissima reazione oppure un ristretto gruppo di reazioni; altre invece sono specifiche, in quanto lo stesso catalizzatore favorisce varie reazioni, anche di tipo totalmente diverso fra loro. Le sostanze allo stato colloidale, sia inorganiche che organiche, hanno generalmente proprietà catalitiche; ed uno dei motivi per cui il chimico non riesce a riprodurre molte reazioni degli organismi viventi sta appunto nella difficoltà di costituire un ambiente colloidale catalitico artificiale simile a quello delle cellule.