Fiches de la division catalyse

Les fiches catalyse, publiées dans L’Actualité Chimique depuis 1987, ont été réalisées à l’initiative du bureau de la division catalyse. Leur coordination a été assurée par Pascale Massiani jusqu’en 2016 et l’est actuellement par Franck Launay.

Ces fiches, de forme claire et concise, présentent les nombreux aspects relatifs à l’étude des catalyseurs. Elles décrivent les principaux domaines d’applications de la catalyse et font le point sur leur importance aux niveaux industriel, environnemental et sociétal.

Définitions et Généralités

La « catalyse » définit tout processus qui permet d’accélérer une réaction chimique par le biais d’un catalyseur : ce dernier, qui est couramment sous forme liquide ou solide, fournit des sites actifs dont l’interaction avec les réactifs (produits à transformer) permet d’abaisser les barrières d’énergie à franchir pour obtenir les produits de réaction.

Un principe central de la catalyse est que les sites actifs sont impliqués dans les étapes intermédiaires de la réaction mais qu’ils sont régénérés à la fin du processus, retrouvant ainsi leurs caractéristiques initiales. Le catalyseur n’est donc pas consommé lors de la réaction : il peut ainsi être utilisé en quantité limitée et agir avec efficacité sur de longues périodes sans nécessité d’être remplacé.

La conception et l’étude des catalyseurs met en jeu des approches multidisciplinaires complémentaires couvrant des aspects aussi variés que (i) aux échelles macroscopiques, microscopiques, nanométriques et atomiques, (ii) l’étude des mécanismes et cinétiques de réaction, (iii) le génie chimique et le calcul de réacteurs, (iv) les modélisations théoriques ou encore (v) à l’échelle industrielle.

Les différents types de la catalyse sont couramment identifiés selon deux classifications :

• La première se réfère à l’état des constituants (réactifs et catalyseur) : elle distingue la catalyse homogène (tous les constituants sont de phase identique, souvent liquide), la catalyse hétérogène (qui implique deux phases distinctes, généralement un catalyseur solide et des réactifs en phase gaz ou liquide) et de manière plus spécifique la catalyse enzymatique (lorsque le catalyseur est une enzyme).
• La seconde classification se base sur la nature des sites actifs et du mécanisme réactionnel : on parle alors, de manière non exhaustive, de catalyse acido-basique, catalyse d’oxydo-réduction, catalyse par les métaux ou encore de photocatalyse.