催化作用
催化作用是一個應用廣泛的領域。催化劑能顯著改變反應速率，但不影響反應的平衡位置。催化劑使反應物順捷徑變為生成物，但它本身的組成和數量都保持不變。凡能加快反應速率的催化劑稱為正催化劑，而能減慢反應速率的則稱為負催化劑，也叫抑製劑，如防止塑料、橡膠老化的添加劑就屬這類物質。一般所說的催化劑是指加快反應速率的正催化劑。
當代石油化工的巨大成就與催化劑在工業上的廣泛應用密切相關，催化劑的研製已是石油化工行業不可缺少的組成部分。石油煉製過程中的裂解、重整、加氫精製，塑料、橡膠、化纖工業中單體合成和聚合，無機化工原料合成氨、硝酸、硫酸的生產等等都是隨工業催化劑的研製成功而迅速發展的。
從分子生物學的角度看，人體是一個極其複雜而有趣的催化體係。現在已知人體中有兩千多種酶，每種酶能催化一種反應。要了解生命現象的奧秘，必須了解酶的作用。再如汽車尾氣的淨化、酸雨的形成等與環境保護有關的問題也都涉及催化作用。催化理論至今還不成熟，這裏隻介紹兩個公認的特點：一是催化劑降低了化學反應的活化能，二是催化劑有選擇性。
什麼是活化能呢？化學反應的實質是化學鍵的改組，斷鍵時要吸收能量，成鍵時則釋放能量，反應過程中能量變化如圖2－5所示。反應物A與BC發生反應的過程中，舊鍵將斷未斷，新鍵將
成未成的瞬間，體係處於過渡狀態，叫活化態（A…B…C），活化態與起始態之間的能量差Ea叫活化能（圖2－5（a）），當有催化劑存在時所需活化能降為Ea′（圖2－5（b））。也可以說：A和BC起反應生成AB+C的過程，必須越過一個能壘，催化劑的作用在於降低了這個能壘，使反應物A和BC能順捷徑很快地轉化為生成物AB和C。例如乙醛（CH3CHO）分解為甲烷（CH4）和CO時，在518℃，活化能Ea=190kJ·mol-1，而用碘（I2）作催化劑，活化能Ea′則降低為136kJ·mol-1。
CH3CHO→CH4+COEa=190kJ·mol-1
又如蔗糖（C2H22O11）可水解為葡萄糖（C6H12O6）和果糖（C6H12O6）。葡萄糖和果糖的化學式相同，但結構式不同：
C12H22O11+H2O——→C6H12O6+C6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
這是人體內一個很重要的化學反應，在蔗糖酶的催化作用下，活化能E’a為36kJ·mol-1，若在室溫試管中，所需活化能要高得多，約107kJ·mol-1，即反應速率慢得多。催化劑降低了反應活化能，加快了反應速率，這已是共識，但活化能是怎樣降低的，還眾說紛紜，沒有統一的看法。
催化劑的另一特點是選擇性。許多反應可以生成多種產物，催化劑可以使反應定向進行。例如乙烯和氧氣可以發生下列3種反應：
我們需要利用反應製造環氧乙烷，或用反應②製造乙醛，但不希望得到的是這兩種產物的混合物；至於反應③，則希望盡量少發生，因為這個反應是把寶貴的乙烯完全燒成了無用的CO2和H2O。現在已經研製成功用Ag/Al2O3催化劑走向加速反應製得環氧乙烷，用氯化銅－氯化鈀（CuCl2－PdCl2）的鹽酸溶液定向加速反應②獲得乙醛。這是60年代化學工業上的一項重大成就。又如鈷－鉬/三氧化二鋁（Co－Mo/Al2O3）催化劑加氫脫硫效果好，而鎳－鎢/三氧化二鋁（Ni－W/Al2O3）催化劑加氫脫氮效果好。催化劑為什麼能有選擇性，是催化研究的重要課題。
不論是石油化學工業，還是生物化學、環境化學、材料化學等領域都涉及各種與催化作用有關的問題。催化研究既有其理論意義，又有明顯的應用背景，受到科技界和工業界的普遍關注。