I. Définition et propriétés

* Un catalyseur permet de contrôler l'évolution d'un système chimique : il a un rôle purement cinétique (cela signifie qu'il ne peut accélérer qu'une réaction qui peut avoir lieu sans lui). Il doit être spécifique de la réaction pour que la transformation devienne plus rapide, mais le système évolue vers un même état final.


* Un catalyseur est sélectif si, à partir d'un système initial susceptible d'évoluer selon plusieurs réactions, il accélère préférentiellement l'une d'elles.

* On dénombre trois catégories de catalyse (en terminale):
homogène ;
hétérogène ;
enzymatique.

II. Catalyse homogène

* Dans ce type de catalyse, le catalyseur participe à la transformation chimique. Il est transformé en une autre espèce chimique puis régénéré. Le catalyseur n'entre pas dans l'écriture de l'équation.

* Exemple : dismutation de l'eau oxygénée catalysée par les ions ferrique :
La réaction se fait en deux étapes :
2Fe³⁺ + H₂O₂ 2Fe²⁺ + 2H⁺ + O₂ (1)
2Fe²⁺ + 2H⁺ + H₂O₂ 2Fe³⁺ + 2H₂O (2)
En ajoutant (1) et (2) on retrouve l'équation de la réaction. Le catalyseur n'apparaît pas :
2H₂O₂ 2H₂O + O₂.

III. Catalyse hétérogène

* Dans une catalyse hétérogène la réaction se produit à la surface du catalyseur et l'efficacité d'un catalyseur dépend de la surface disponible. Ce mécanisme se déroule en trois étapes successives :
les molécules, avec l'agitation thermique, vont se lier à la surface du catalyseur : elles s'adsorbent, fragilisant les molécules ;
les liaisons dans les molécules étant fragilisées, la réaction se fait plus aisément ;
les produits formés à la surface : on dit qu'ils se désorbent.

* Exemple : synthèse de l'eau à partir du dihydrogène et du dioxygène sous l'action du platine (Pt):

Craquage catalytique : à une température de 500°C et en présence de silicates naturels, certaines molécules d'alcanes à chaînes longues se transforment en molécules d'alcanes et d'alcènes à chaînes plus courtes.
Reformage catalytique : à 500°C et en présence de platine, on modifie la structure des hydrocarbures des essences légères pour améliorer l'indice d'octane.

IV. Catalyse enzymatique

* Il s'agit à la fois d'une catalyse homogène car le catalyseur et les réactifs du milieu biologique ne forment qu'une seule phase aqueuse, et d'une catalyse hétérogène du fait du mode d'action (présence d'un site actif).

* Exemple : les enzymes digestives réalisent une rupture des grosses molécules de l'alimentation.

V. Synthèse

* Le catalyseur a un rôle purement cinétique : il ne peut accélérer que des réactions qui sont naturellement possibles. Dans le cas d'une réaction d'équilibre, le catalyseur agit à la fois sur la réaction directe et sur la réaction indirecte.

* La catalyse est un phénomène spécifique car le catalyseur agit sur une réaction déterminée, et une réaction donnée ne peut être accélérée que par un nombre restreint de catalyseurs.

* Remarque : pour une catalyse homogène, l'ion oxonium (H₃O⁺) peut catalyser beaucoup de réactions.