Термин катализатор берёт своё начало от греческого слова «разрушение» и впервые был использован шведским химиком Берцелиусом в 1836 году, так как в те времена уже были известны каталитические процессы, наподобие кислотного разложения крахмала до глюкозы (крахмал обрабатывается серной кислотой и в результате образуется глюкоза), а также распад перекиси водорода на воду и кислород в присутствии платины.

Катализаторы использовались человечеством очень давно, хотя в те времена, оно ещё не понимало сути протекающих процессов, скажем в древности, получали вино и уксус с использованием каталитических реакций, в Средние века алхимики получали серную кислоту из серы и селитры, и ещё в XIII веке был получен этиловый эфир, на основе серной кислоты и этилового спирта, а в 1740 году диоксид серы была окислен в присутствии небольшого количества диоксида азота.

Ниже приведена таблица открытий в области каталитических реакций, при этом следует отметить, что практически все перечисленные катализаторы были обнаружены случайно, и в этом деле большую роль сыграла интуиция учёных и исследователей:

Картинка: К.Танабэ – «Катализаторы и каталитические процессы»

Например, больше 100 лет назад русский химик Ильинский работал над получением пигментов ализарина и индиго, где в процессе промежуточным веществом выступает бензолсульфокислота. Химик долгое время безуспешно пытался её получить, нагревая антрахинон до 100°С, в присутствии серной кислоты и делу помог случай: в процессе проведения одного из опытов он случайно разбил ртутный термометр, ртуть из которого попала в реакционную ёмкость, в результате чего и была наконец синтезирована требуемая бензосульфокислота.

При этом было обнаружено, что сама ртуть не расходуется и для успешного протекания реакции достаточно всего лишь капли ртути (но её количество влияет на скорость реакции, — концентрация важна), то есть, она выступает катализатором.

Как было уже сказано выше, в прошлом катализаторы подбирались интуитивно, в результате случайного поиска, где залогом успешного нахождения выступала интуиция и наблюдательность опытного учёного.

При этом даже они не гарантировали быстрого и дешёвого достижения результата, например, для нахождения эффективного катализатора синтеза аммиака немецким учёным Габером и его сотрудниками было перебрано порядка 20000 веществ, а в период с 1910 по 1912 год было проведено порядка 6500 опытов, в ходе которых проанализированы 2500 катализаторов и только после этого был найден требуемый высокоэффективный промышленный катализатор.

Использование катализаторов предоставляет новые возможности по протеканию химических реакций, например, в присутствии хлорида титана и алюминийалкилов происходит полимеризация и получение полипропилена, а скажем, аммиак может быть получен при смешивании азота и водорода, с последующим введением в эту смесь железных опилок.

Или, например, широко известна реакция газообразного водорода и платины (например, в виде сетки), в присутствии которой водород загорается при комнатной температуре, без какого-либо нагрева или поджигания:

Это весьма любопытно и может быть использовано для создания импульсных нагревателей разного типа, где в широких пределах регулируя частоту срабатывания подающей газ форсунки с помощью электроники, можно добиться нужной температуры обогрева (например, для помещений) или, даже в теории ракетных двигателей, как показано ниже (правда, для другого топлива). Кстати, водород и кислород уже успешно используются в ракетных двигателях, например, в российском РД-0120.

Нечто подобное применяется в ракетных перехватчиках, где ракетное топливо (как правило, несимметричный диметилгидразин), импульсно подаётся в камеру сгорания, куда также импульсно подаётся и окислитель (тетраоксид диазота, чистый или в смеси с азотной кислотой, судя по открытой в интернете информации), контакт которых приводит к самовозгоранию смеси. Подобная импульсная подача позволяет гибко регулировать реактивную тягу, что позволяет ракете зависать в воздухе и/или легко перемещаться по X, Y, Z, с зависанием:

Широко известен и эффектный опыт с окислением паров ацетона на медной поверхности, в результате чего происходит образование уксусной кислоты и уксусного альдегида (всё это в газообразном виде, поэтому дышать этим точно не стоит, — пахнет весьма неприятно и это весьма вредно для здоровья). В процессе выделяется существенное количество тепла, что приводит к раскалению меди:

Более безопасный вариант такого каталитического нагревателя всем известен, — туристические каталитические грелки для рук, где на поверхности стеклянной ваты, покрытой гальваническим способом платиной, происходит беспламенное окисление паров бензина (насколько мне известно, с образованием более безопасного углекислого газа), что нагревает грелку, и она сохраняется нагретой до 80–90° C, в течение многих часов (я пробовал со своей грелкой, — от одного пятикубового шприца с бензином, грелка остаётся нагретой в течение порядка 10 часов).