Istorie
Termenul cataliză (din grecescul kata-, „jos” și lyein, „a dezlega”) a fost folosit pentru prima dată de marele chimist suedez Jöns Jacob Berzelius în 1835 pentru a corela un grup de observații făcute de alți chimiști la sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea. Printre acestea se numărau transformarea sporită a amidonului în zahăr de către acizi, observată pentru prima dată de Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhoff; observațiile lui Sir Humphry Davy conform cărora platina grăbește arderea unei varietăți de gaze; descoperirea stabilității peroxidului de hidrogen în soluție acidă, dar a descompunerii sale în prezența alcaliului și a unor metale precum manganul, argintul, platina și aurul; și observarea faptului că oxidarea alcoolului în acid acetic se realizează în prezența platinei fin divizate. Agenții care favorizează aceste diverse reacții au fost numiți catalizatori, iar Berzelius a postulat că o forță catalitică specială necunoscută acționează în astfel de procese.
În 1834, savantul englez Michael Faraday a examinat puterea unei plăci de platină de a realiza recombinarea hidrogenului și oxigenului gazos (produsele electrolizei apei) și întârzierea acestei recombinări prin prezența altor gaze, cum ar fi etilena și monoxidul de carbon. Faraday susținea că esențială pentru activitate era o suprafață metalică perfect curată (la care gazele retardatoare puteau concura cu gazele care reacționează, suprimând astfel activitatea), un concept care mai târziu se va dovedi a fi în general important în cataliză.
Multe dintre artele tehnice primitive implicau aplicații inconștiente ale catalizei. Fermentarea vinului în acid acetic și fabricarea săpunului din grăsimi și alcalii erau bine cunoscute în istoria timpurie a omului. Acidul sulfuric preparat prin arderea amestecurilor de sulf și nitru (nitrat de sodiu) a fost un precursor timpuriu al procedeului de fabricare a acidului sulfuric în camera de plumb, în care oxidarea dioxidului de sulf a fost accelerată prin adăugarea de oxizi de azot. (Un mecanism pentru acest din urmă proces a fost sugerat de Sir Humphry Davy în 1812, pe baza experimentelor efectuate de alții.)
În 1850, conceptul de viteză de reacție a fost dezvoltat în timpul studiilor de hidroliză, sau inversiune, a zahărului din trestie de zahăr. Termenul de inversiune se referă la schimbarea de rotație suferită de lumina monocromatică atunci când este trecută prin sistemul de reacție, parametru care este ușor de măsurat, facilitând astfel studiul reacției. S-a constatat că, în orice moment, viteza de inversiune este proporțională cu cantitatea de zahăr din trestie de zahăr care se transformă și că viteza este accelerată de prezența acizilor. (Ulterior s-a demonstrat că viteza de inversare era direct proporțională cu puterea acidului). Această lucrare a fost, în parte, precursoarea studiilor ulterioare privind viteza de reacție și influența acceleratoare a temperaturii mai ridicate asupra acestei viteze, realizate de J.H. van ‘t Hoff, Svante Arrhenius și Wilhelm Ostwald, care au jucat cu toții roluri importante în dezvoltarea științei chimiei fizice. Lucrările lui Ostwald privind vitezele de reacție l-au determinat în anii 1890 să definească catalizatorii ca fiind substanțe care modifică viteza unei anumite reacții chimice fără a modifica factorii energetici ai reacției.
Această afirmație a lui Ostwald a fost un progres memorabil, deoarece a implicat faptul că catalizatorii nu schimbă poziția de echilibru într-o reacție. În 1877, Georges Lemoine demonstrase că descompunerea acidului hidriodic în hidrogen și iod atingea același punct de echilibru la 350 °C (660 °F), 19 %, indiferent dacă reacția se realiza rapid în prezența unui burete de platină sau lent în fază gazoasă. Această observație are o consecință importantă: un catalizator pentru procesul înainte într-o reacție este, de asemenea, un catalizator pentru reacția inversă. P.E.M. Berthelot, distinsul chimist francez, a confirmat această observație în 1879 cu sisteme lichide, când a constatat că reacția dintre acizi organici și alcooli, numită esterificare, este catalizată de prezența unor cantități mici de un acid anorganic puternic, la fel ca și procesul invers, hidroliza esterilor (reacția dintre un ester și apă).
Aplicarea deliberată a catalizatorilor la procesele industriale a fost întreprinsă în secolul al XIX-lea. P. Phillips, un chimist englez, a brevetat utilizarea platinei pentru a oxida dioxidul de sulf în trioxid de sulf cu aer. Procedeul său a fost utilizat o perioadă de timp, dar a fost abandonat din cauza pierderii de activitate a catalizatorului de platină. Ulterior, s-a constatat că otrăvurile din reactanți erau responsabile, iar procesul a devenit un succes tehnic la începutul secolului XX. În 1871 a fost dezvoltat un proces industrial de oxidare a acidului clorhidric în clor în prezența sărurilor cuprice impregnate în cărămida de argilă. Clorul obținut a fost utilizat la fabricarea pulberii de albire (o substanță uscată care eliberează clor la tratarea cu acid) prin reacție cu var. Din nou, în această reacție, s-a observat că s-a atins același echilibru în ambele sensuri. În plus, s-a constatat că, cu cât temperatura este mai mică, cu atât conținutul de echilibru al clorului este mai mare; o temperatură de lucru de 450 °C (840 °F) a produs cantitatea maximă de clor într-un timp convenabil.
Pe la sfârșitul secolului al XIX-lea, studiile clasice ale eminentului chimist francez Paul Sabatier privind interacțiunea hidrogenului cu o mare varietate de compuși organici au fost efectuate folosind diferiți catalizatori metalici; aceste cercetări au dus la elaborarea unui brevet german pentru hidrogenarea grăsimilor nesaturate lichide în grăsimi saturate solide cu catalizatori de nichel. Dezvoltarea a trei procese catalitice germane importante a avut un mare impact asupra industriei la sfârșitul secolului al XIX-lea și în primele decenii ale secolului al XX-lea. Unul dintre acestea a fost așa-numitul procedeu de contact pentru producerea acidului sulfuric pe cale catalitică din dioxidul de sulf produs de operațiunile de topire. Un altul a fost metoda catalitică pentru producerea sintetică a valorosului colorant indigo. Al treilea a fost combinația catalitică de azot și hidrogen pentru producerea amoniacului – procedeul Haber-Bosch pentru fixarea azotului – dezvoltat de chimiștii Fritz Haber și Carl Bosch.
.