Gesundheit: Katalyse: Die Entdeckung der Schnelligkeit

Als Katalysatoren bezeichnet man Stoffe, die chemische Reaktionen beschleunigen oder überhaupt erst ermöglichen. Der katalytisch wirksame Stoff greift zwar in das Reaktionsgeschehen ein, wird aber nicht verbraucht oder verändert. Die Wirkung hängt mit der Bildung energiearmer Zwischenprodukte zusammen. Dadurch verringert sich die zum Start der Reaktion erforderliche „Aktivierungsenergie“.

Der Begriff „Katalyse“ (griechisch gleich „Auflösung“) wurde 1835 durch den schwedischen Chemiker Jörn Jacob Berzelius eingeführt. Eine der wichtigsten katalytischen Reaktionen ist das HaberBosch-Verfahren von 1910. Wasserstoff und Stickstoff reagieren dabei zu Ammoniak, dem lebenswichtigen Ausgangsprodukt für Düngemittel. Um den richtigen Katalysator zu finden, mussten Tausende von Substanzen getestet werden. Fritz Haber erhielt 1919, Carl Bosch 1931 den Nobelpreis.

Katalysatoren können gasförmig, flüssig oder fest sein. Es wird zwischen „homogener“ und „heterogener“ Katalyse unterschieden. Vom homogenen Verfahren spricht man, wenn Katalysator und Reaktionspartner den gleichen Aggregatzustand haben, etwa beide flüssig sind.

Bei der heterogenen Variante liegt der Katalysator dagegen meist als Festkörper vor. Die reagierenden Stoffe sind flüssig oder gasförmig. Die Katalyse läuft an der Oberfläche des Festkörpers ab. Als heterogene Reaktionsbeschleuniger werden Metalle, Metalloxide oder natürliche Molekularsiebe, Zeolithe, eingesetzt. Beispiele sind die Herstellung von Benzin durch Spaltung von Rohölen oder die Abgasreinigung von Autos.

Homogen katalysierte Reaktionen haben den Vorteil, dass sie genauer geführt werden können. Dadurch steigt die Treffsicherheit. Man kommt sicherer zum gewünschten Produkt als bei der heterogenen Katalyse. Als Katalysatoren dienen Metallsalze oder organische Metallkomplexe. Beispiele sind die Herstellung von Kunststoffen sowie im Organismus ablaufende Prozesse. Homogene Katalysatoren lassen sich aber oft nur sehr aufwändig aus dem Reaktionsgemisch entfernen. pja

-