化學原理啟迪398
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1.
我們已經知道反應的速率，隨著溫度增加而戲劇性地加快。如果某個反應在常溫下反應速率不夠快，我們可透過提高溫度來增快反應速率。然而，有時候這一招並不可行。
2.
舉例來說，活體內的細胞，只能在相當窄的溫度範圍內存活，人體只能在攝氏37℃的恆溫下運作。但是許多維繫生命的複雜生化反應，在沒有外力介入下，光在體溫下進行反應，速度會太慢。
3.
在攝氏37℃的恆溫下，我們能夠生存，原因是身體有許多幫助反應的物質，稱為酵素enzymes，在身體保持常溫下，酵素能夠增加反應的速率。事實上，幾乎所有重大生物化學反應都有特定的催化酵素。
4.
有一種重要的酵素是酸酐酶carbonic anhydrase，它催化二氧化碳與水的反應：
CO2＋H2O←→HCO3－＋H＋
5.
個反應讓細胞新陳代謝產生的二氧化碳得以移除。如果細胞累積太多二氧化碳，細胞會二氧化碳中毒。酸酐酶十分地有效，一個酸酐酶酵素，每秒能夠催化超過600,000個二氧化碳分子，進行上述的反應。
6.
雖然我們可以用高溫來加快重要的商業反應，例如在高溫下用哈柏法合成氨，但是提高溫度非常昂貴。在化學工廠增加反應溫度一定會增加能量耗損。使用適當的催化劑，能夠讓反應在低溫下加快反應速度，也因此降低了製造成本。
7.
催化劑catalyst，是一種能夠加快反應速度，而不會耗損到自己的物質。就像所有的生物化學反應都在酵素的協助下進行，所有化學工業生產過程也受惠於催化劑的使用。
8.
例如，生產硫酸會使用氧化釩vanadium(V) oxide，哈柏法使用鐵與鐵氧化物做為催化劑。
9.
催化劑/酵素是如何讓反應順利進行的呢？每個反應都有能量障壁（活化能門檻）必須超越。我們怎麼能在不增加溫度、不增加分子的動能的情況下，加快反應進行呢？方法就是提供一個新的反應路徑，一個低活化能的反應路徑。
10.
因為催化劑能夠讓反應走較低活化能的反應路徑，因此在同樣的溫度下，有催化劑的反應，會有較大比例的分子進行有效碰撞；這就加快了反應速率。催化劑的效用如下圖：
11.
特別留意，雖然催化劑降低了反應的活化能(Ea)，它並沒有改變反應物與產物之間的能量差。
12.
催化劑可分為勻相homogeneous和異相heterogeneous。勻相催化劑homogeneous catalyst是指，催化劑與反應物分子皆為同相。異相催化劑heterogeneous catalyst是指，催化劑與反應物分子皆為不同相。
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