Catalyse

Définition

Une catalyse est un processus chimique qui consiste en l'accélération cinétique d'une réaction chimique grâce à une substance appelée catalyseur, qui ne subit pas de transformation et qui agit très rapidement à faible concentration. Une substance qui inactive la catalyse est un inhibiteur. Dans les cellules, les biocatalyseurs sont les enzymes.

Une caractéristique importante est que la masse du catalyseur ne change pas au cours de la réaction chimique, ce qui différencie le catalyseur d'un réactif dont la masse diminue au long de la réaction, qu'elle soit homogène ou hétérogène.

Schéma d'une catalyse :

Les étapes de la catalyse (ici hétérogène) sont au nombre de 7, commençant par l'introduction d'un réactif.

Explications

La catalyse est impliquée dans de nombreux processus industriels. En outre, la plupart des processus biologiquement importants sont issus de catalyses. La recherche en catalyse est l'un des principaux domaines de la science appliquée et implique de nombreux domaines de la chimie, en particulier dans la chimie organométallique et la science des matériaux. Elle est aussi importante pour de nombreux aspects de la science de l'environnement avec, par exemple, le convertisseur catalytique d'automobiles et de la dynamique du trou d'ozone. Les réactions catalytiques sont préférés dans la "chimie verte" pour l'environnement en raison de la quantité réduite de déchets à la place de réactions stoechiométriques dans lequel tous les réactifs sont consommés et plusieurs sous-produits sont formés. Le catalyseur le plus courant est le proton (H⁺). De nombreux métaux de transition et des complexes de métaux de transition sont utilisés en catalyse.

Les catalyseurs (enzymatiques) appelés enzymes sont importants en biologie car elles entrent dans les processus du métabolisme et du catabolisme. La plupart des biocatalyseurs sont basés sur des protéines ou des enzymes, mais d'autres types de biomolécules présentent également des propriétés catalytiques dont les ribozymes et désoxyribozymes synthétiques. C'est une réaction enzymatique.

⭐ Par définition scientifique, la catalyse fait référence à la modification de la cinétique d'une réaction chimique au moyen d'un catalyseur dans le but de la démarrer, de l'accélérer ou de diriger la sélectivité dans un sens privilégié. Dans la cellule vivante, les enzymes qui catalysent les processus biochimiques jouent un rôle fondamental dans le métabolisme, de la digestion à la reproduction et à la transcription de l'information génétique. Dans le domaine de l'environnement, les processus catalytiques naturels, tels que la formation de smog, revêtent une grande importance, de même que la réduction catalytique des polluants dans les secteurs de l'automobile et des centrales électriques. Les nouveaux systèmes de conversion et de stockage de l'énergie, tels que la pile à combustible, sont basés sur des processus catalytiques.

⭐ Voir la catalyse enzymatique, la catalyse homogène, la catalyse hétérogène.

La valeur ajoutée par la catalyse dans l'industrie chimique revêt une importance économique considérable, dans la mesure où plus de 80 % de tous les produits chimiques sont fabriqués par des procédés catalytiques. En les optimisant, la consommation d'énergie et de ressources peut être réduite de manière décisive. Les ventes mondiales de catalyseurs ont totalisé environ 16 milliards de dollars en 2007, dont plus de 90 % ont été générées avec des catalyseurs pour des processus catalysés de manière hétérogène.

✅ On estime que 90 % de tous les produits chimiques produits dans le commerce comportent des catalyseurs à un certain stade du processus de fabrication.

✅ À propos de la biocatalyse : les processus métaboliques chez les êtres vivants sont catalysés par des enzymes. Ces réactions sont généralement caractérisées par une efficacité et une sélectivité extrêmement élevées et se déroulent à des températures douces et dans un environnement aqueux. Les espèces réactives qui réagiraient avec l'eau sont protégées par des "poches" hydrophobes. De nombreux biocatalyseurs sont des protéines ou contiennent des composants protéiques. Selon leur fonction, les enzymes sont divisées en six classes : oxydoréductases, transférases, hydrolases, lyases, isomérases et ligases.

Certains processus biocatalytiques comptent parmi les plus anciens processus chimiques connus de l'humanité, tels que la fabrication de la bière. Les procédés biocatalytiques utilisant des bactéries, des levures ou des champignons, en particulier dans la production de vin, de bière, de fromage et d'autres aliments, sont connus depuis longtemps. Dans l'industrie pharmaceutique également, les procédés biocatalytiques sont de plus en plus utilisés. Les processus biocatalysés économiquement importants comprennent la production de vitamine C, la production d'aspartame, la saccharification de l'amidon en sirop de glucose et la production d'antibiotiques par clivage enzymatique de la pénicilline G.

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