Die folgende Webseite gibt einen ersten Überblick zum Thema. Genauere Schilderungen enthalten die Webseiten
Feinmechanismen der homogenen Katalysereaktionen
Feinmechanismen der heterogenen Katalysereaktionen
Feinmechanismen der Enzymreaktionen

Die Reaktanden der zu katalysierenden Reaktion werden durch Kontakt mit einem Katalysator in einen reaktionsbereiten Zustand überführt, aus dem heraus sie schneller reagieren als ohne diesen Vorgang. Diesen Zustand nennt man "aktiviert".
Diese Aktivierung hat eine Bindung an den Katalysator zur Voraussetzung. Solche Übergangskomplexe kann man (zum Beispiel durch Farbänderung der Lösung) ab und zu direkt erkennen.
Bei heterogenen Katalysatoren finden zunächst immer Adsorptionsvorgänge statt. Wichtig ist, dass die Bindung zwischen Katalysator und Reaktanden nicht zu stark sind. Das gilt auch für die Produkte, so dass der Ablösevorgang (Desorption) nicht zu stark gehemmt ist. Dabei spielen je nach Katalysatortyp verschiedene Bindungstypen eine Rolle.
Aus diesem Grunde braucht man für viele Reaktionen einen speziellen Katalysator, was viele Untersuchungen zur Voraussetzung macht. Oftmals reicht der Einfluss eines einzelnen Katalysators nicht aus, sondern man muss Stoffmischungen herstellen, die als "Mischkatalysatoren" wirken. Ein Stoff, der die Wirksamkeit von anderen Katalysatoren erhöht, wird Promotor genannt. Dabei brauchen die Zusatzstoffe nicht einmal an der Reaktion teilnehmen. Es reicht aus, dass sie zum Beispiel die Feinkristallinität eines Metallkontaktes aufrechterhalten oder Polarisierungen von Molekülen erleichtern. Andere Zusatzstoffe bewirken, dass heterogene Katalysatoren Halbleitereigenschaften bekommen. Sie können aber auch in den Kristallen Störstellen produzieren, die die Atom- oder Molekülorbitale der Reaktanden anregen.

Homogene Katalysereaktionen setzen ebenfalls eine Bindung zwischen Reaktanden und dem Katalysator voraus. Die Protonenkatalyse hat eine starke Aufpolarisierung bestimmter Molekülbereiche zur Grundlage, an die sich dann die Moleküle stark polarer Stoffe wie Wasser oder Alkohole ("nukleophile Substituenten") anlagern können. Andere homogene Katalysen in Lösungen gehen über Komplexverbindungen, bei denen der Katalysator die Reaktanden nicht nur polarisiert, sondern auch in die richtige sterische Lage zur Reaktion bringt.

Enzymkatalysen sind die Krönung, was Polarisierung und Überführung in eine für die Reaktion optimale sterische Lage der Reaktanden zueinander betrifft. Obwohl (oder weil) sie so große Moleküle sind, sind ihre aktiven Zentren derartig ausgeklügelt, dass die Substrate optimal reagieren können. Damit sind Enzyme aber auch leicht regulierbar oder zerstörbar.

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