В чём же секрет этих замечательных веществ — катализаторов? Давайте разберёмся, почему сахар и другие органические вещества самопроиз­вольно не превращаются в углекис­лый газ и воду — гораздо более энер­гетически выгодные (говорят ещё «термодинамически устойчивые») со­единения. Разве это не удивительно? Ведь если положить, скажем, шарик на вершину горки, он тут же займёт более энергетически выгодное поло­жение — скатится вниз. Если же его оградить барьером, он скатиться не сможет. Чтобы оказаться внизу и тем самым уменьшить свою потенци­альную энергию, шарику нужно пре­одолеть барьер, а для этого необхо­дима дополнительная энергия.

Все существующие химические вещества, даже весьма термодинами­чески неустойчивые, окружены на своих энергетических «вершинах» подобными барьерами. Порой энер­гия, необходимая для их преодоле­ния, сравнима с кинетической энер­гией теплового движения молекул. Тогда достаточно простого смешения реагентов — и реакция происходит при комнатной температуре. Нагре­вая реакционную смесь, можно пре­одолеть барьер чуть повыше. Но иног­да он слишком высок, и в этом случае придётся или искать способы достав­ки необходимой энергии молекулам реагентов, или попытаться обойти энергетический барьер.

Как это сделать? Оказывается, ка­тализатор может, подобно опытному проводнику, хорошо знающему мест­ность, повести реакцию по совершен­но иному пути. При этом её механизм претерпевает сильные изменения. Существует масса способов обойти энергетическую «гору». Каждый ката­лизатор, работающий в конкретной реакции, выбирает для процесса свой путь. При этом новый маршрут может быть гораздо длиннее изначального: число промежуточных стадий и про­дуктов иногда возрастает в несколь­ко раз. Но зато количество энергии, требуемое на каждой стадии, оказы­вается существенно меньше, чем в от­сутствие «проводника». В итоге, прой­дя более длинный путь при помощи катализатора, реакция даёт желае­мый результат значительно быстрее.

Однако «постороннее вещество» может воздействовать на ход реакции и противоположным образом: при­вести её к труднопреодолимому энер­гетическому барьеру. Тогда процесс замедляется. Такой «отрицательный» катализ называется ингибированием (от лат. inhibeo — «останавливаю», «сдерживаю»), а «катализаторы на­оборот» — ингибиторами.

Зачем нужно замедлять скорость реакции? Да ведь если в одних про­цессах человечество «кровно» заинте­ресовано, то другие крайне нежела­тельны, например коррозия металлов, порча пищевых продуктов, случайные взрывы чувствительных к сотрясени­ям веществ. Кроме того, реакция, всег­да приводящая только к определённо­му продукту, — в химии (особенно в органической) явление довольно ред­кое. Существует великое множество процессов, дающих целый набор раз­ных веществ. Но и в живых организ­мах, и в производственных процессах часто необходимо, чтобы получался

только какой-нибудь один продукт. И здесь на помощь тоже приходит катализ. Тщательно подобранный ка­тализатор даёт возможность вести реакцию таким образом, что в резуль­тате будет получено одно-единст­венное вещество. Так работают все ферменты живой клетки, а по их по­добию химики научились создавать и производственные каталитические системы.

Немало известных учёных пыта­лись раскрыть тайну каталитическо­го действия. И тем не менее механизм катализа до сих пор во многом оста­ётся загадкой.