催化剂
cuī huà jì
催化剂是一种能加快化学反应速率而本身不被消耗的物质，其原理是提供一条活化能更低的反应途径。
Definition
催化剂是一种能加快化学反应速率而自身不被消耗的物质，反应结束后它保持不变，可以被重复使用。它的作用原理是降低活化能，也就是反应物必须跨越的能量壁垒，提供一条替代的反应机理，根据阿伦尼乌斯方程 $k = Ae^{-E_a/RT}$ 增大速率常数，但不会改变平衡常数或 $\Delta G$。均相催化剂与反应物处于同一相，而多相催化剂（通常是固体表面）则通过吸附反应物、削弱其化学键，再释放出生成物来发挥作用；酶是一种生物催化剂，它比结合底物本身更牢固地结合反应的过渡态，从而实现巨大的速率提升。
Example
把一片生土豆放进过氧化氢中，会迅速冒泡，因为土豆中的一种酶催化了过氧化氢缓慢分解成水和氧气的过程。二氧化锰能催化同样的反应：$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$，把原本需要数天才能完成的过程缩短到几秒钟；反应后 $MnO_2$ 可以被过滤出来重复使用。细胞中的过氧化氢酶正是执行这一工作，每个酶分子每秒可催化约 $10^7$ 次反应，比未催化的反应快约 $10^8$ 倍；而汽车的催化转化器则利用铂、钯、铑等金属表面，在极短的时间内把 $CO$ 氧化为 $CO_2$，把 $NO_x$ 还原为 $N_2$。
Key Insight
催化剂就像是一道斜坡，而不是一堵墙：反应到达的终点相同，只是走了一条更容易的路径；催化剂永远不能让一个原本不会发生的反应发生，只能改变它到达终点的速度。由于催化剂对逆反应能垒的降低幅度是相同的，它会同时加快正逆两个方向趋近平衡的速度，这正是为什么哈伯法中能加快氨生成速度的催化剂，同样也会加快氨分解的速度；最终是反应条件（而不是催化剂）决定了哪个方向占上风。