INTRODUCTION À LA CATALYSE

Un catalyseur est un composé qui permet une réaction souvent inobservable en son absence. Ajouté en quantité très inférieure à la stœchiométrie (entre 10–6et 10–1), il est, en principe, retrouvé intact en fin de réaction. Il ne figure donc pas dans le bilan stœchiométrique(pour souligner cet aspect essentiel,on l'écrit sur la flèche de réaction) :

Modifiant le chemin réactionnel, c'est-à- dire la cinétique, le catalyseur ne joue pas sur la thermodynamique d'une réaction donnée. En particulier, il ne permet pas à une réaction thermodynamiquement impossible de se produire.On distingue différents types de catalyse : ♦catalyses acide et basique, rencontrées généralement en chimie organique IV.1(exemple : hydrolyse des esters), mais parfois aussi dans la catalyse par les métaux de transition (voir procédé Monsanto, chap. 15, § 1) IV.2 ;  

♦électrocatalyse (catalyse par transfert d'électron ou d'atome en chaîne) :

♦photocatalyse : cela peut être l’induction d’une réaction par la lumière ou par un photo catalyseur appelé photo sensibilisateur. Dans ces deux cas, une quantité stœchiométrique de lumière est utilisée. Par exemple, dans la photocatalyse de coupure de l’eau, l’excitation en lumière visible d’un complexe catalyseur coloré tel que [Ru(bpy)3]2+ permet de stocker l’énergie correspondant à la coupure de l’eau par réaction entre l’eau et l’état photo-excité du catalyseur IV.4 ; 

 ♦catalyse rédox:catalyse d'une réduction ou d'une oxydation. Peut être réalisée en phase homogène (chimie, photochimie, biologie) ou hétérogène (électrochimie) en utilisant un catalyseur rédox organique, inorganique ou organométallique. Le mécanisme peut procéder par sphère externe (médiation sans coordination) ou par sphère interne (catalyse avec coordination)IV.5,IV.6 ;  

♦catalyse homogèneIV.7. tout est soluble dans la phase liquide y compris le catalyseur, complexe moléculaire d'un métal de transition, lanthanide ou actinide. L'avantage est de pouvoir réaliser des études spectroscopiques et cinétiques conduisant le plus souvent à la connaissance du mécanisme. Cette démarche permet d'améliorer l'efficacité et la sélectivité du catalyseur. L'inconvénient est que le catalyseur est difficile à séparer en fin de réaction, ce qui pose des problèmes de coût s'il s'agit d'un métal cher, et surtout de pureté du produit organique formé.