水平儀
[拼音]：cuihuaji
[英文]：catalyst
又稱觸媒，一類能改變化學反應速度而在反應中自身並不消耗的物質。其作用通常是加速反應，例如鐵催化劑可使氮和氫轉變為氨的反應大為加速，使合成氨工業成為可能。若其作用是使反應減速，則稱負催化劑，如少量醇、酚或蔗糖可抑制亞硫酸鈉溶液被溶於水中的氧所氧化。催化劑可以是氣態物質（如氧化氮）、液態物質（如酸、鹼、鹽溶液）或固態物質（如金屬、金屬氧化物），還有些以膠體狀態存在(如生物體內的酶)。在催化劑工業中，主要產品是固體催化劑。
效能
一種催化劑可使特定的反應循阻力較小的途徑進行，降低所需的活化能，從而使反應加速。例如圖中虛線表示反應物循非催化反應途徑轉變成產物，活化能為E。當存在某種固體催化劑時，其反應途徑如實線所示：第一步，反應物與催化劑作用，變成吸附態的反應物，活化能為E1；第二步，吸附態的反應物轉變成吸附態的產物，活化能為E2；第三步，吸附態的產物脫附，變成產物並釋放出催化劑，活化能為E3。雖然這兩條途徑的結果相同，但在催化反應途徑中，各步驟的活化能均小於非催化反應途徑的活化能，故阻力較小，反應加速。在催化反應途徑中，催化劑雖然參與反應，但經歷特定的迴圈後重新被釋放出來，此迴圈過程稱催化迴圈。負催化劑的作用通常是能毒化反應系統中原有的催化劑或截斷反應鏈。
一種催化劑只能選擇性地加速某一或某些特定的化學反應，意即同一催化劑對於不同的反應具有不同的催化活性，稱催化劑選擇性。利用催化劑對反應的選擇性來控制原料的化學轉變方向，在化學工業中有重要意義。
在可逆反應中，對於正、逆反應的速度，催化劑是以同樣的倍率產生影響的。所以催化劑雖然能加速化學反應，但它不能改變化學平衡常數，只能影響反應向平衡狀態推進的速度。例如鉑、鈀催化劑可使苯加氫轉變為環己烷，但在有利於脫氫反應的熱力學條件下，它們亦可使環己烷脫氫成苯。
催化劑在使用過程中，因某些物理和化學作用破壞了催化劑原有的組織和構造，催化劑會降低或喪失活性，這種現象稱為催化劑衰退或催化劑失活。例如反應物中的某些雜質與催化劑作用或覆蓋於催化劑表面，會使催化劑中毒，導致催化劑衰退。有些催化劑失活後可以用特定的方法處理，使催化劑再生，重新恢復催化活性;有些催化劑失活後不能再生。但所有的催化劑都有一定的使用期限，稱催化劑壽命。
組成
在某些反應中，單一的元素或化合物可作為催化劑;但在多數場合為了使催化劑具備特定的效能，常由幾種成分配合而成。各種組分按作用的不同可分為催化活性組分、助催化劑、催化劑載體等。活性組分是使催化劑具備活性所必需的成分，例如催化加氫用的鎳-矽藻土催化劑中的鎳、氨合成用的Fe-K2O-Al2O3催化劑中的鐵。固體催化劑是藉助其表面與作用物接觸才發生催化作用的，故多數為具有較高比表面積的物質。但並非固體的全部表面均具有催化活性，具有活性的部分稱為催化活性中心或活性位。活性中心的組成、構造及其生成和破壞，在催化理論和實踐中均具有重要意義。助催化劑是一類能改善活性組分的催化效能的物質。為了提高活性組分的分散度和利用率，並使催化劑具有一定的形狀，許多固體催化劑中的活性組分是載於載體上的，如鎳-矽藻土催化劑中的矽藻土即為載體。在有些工業催化劑配方中，還需要加入具有其他作用的組分，如在固體催化劑中加入提高機械強度用的粘結劑。
分類
按來源可分為生物催化劑和非生物催化劑。後者是目前大多數的工業催化劑，它們都是由人工合成的，是具有特定組成和結構的製品，多數固體催化劑還具有特定的形狀。工業催化劑有兩種分類法（見表）：
（1）按材質分類。由於活性組分為催化劑的關鍵組分，可按活性組分的化合狀態將固體催化劑材料分類，目前主要有金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸鹼催化劑和絡合催化劑等。
（2）按功能分類。按所催化的反應過程來分類，例如用於加氫的催化劑稱為加氫催化劑。此外，還有按使用領域分類的，例如石油化工催化劑、石油煉製催化劑、無機化工催化劑、環境保護催化劑等。
除直接促進化學反應的催化劑外，還有一類稱相轉移催化劑，具有加速不同相間物質傳遞的功能。在分為兩相的液相反應中利用相轉移催化劑可縮短反應時間，它們多數為季銨鹽。例如在從甲酚和氧氯化磷合成甲酚磷酸酯時，可用氯化十六烷基·甲基銨作為相轉移催化劑。
作用機理
由於催化劑對反應有嚴格的選擇性，催化劑的應用有很強的專一性。對於催化劑的作用機理已進行了許多研究，有助於對催化劑的選擇。催化劑的作用機理可分三類。
（1）離子型反應機理。可從廣義的酸、鹼概念來理解催化劑的作用，所用的催化劑多數為酸、鹼、鹽類，如氧化鋁，矽酸鋁等。多數為非過渡元素的化合物，具有催化裂化、異構化、烷基化、水合、脫水等反應的功能。
（2）自由基型反應機理。催化劑與反應物間因氧化-還原作用而使後者活化，在反應過程中涉及催化劑元素的價態變化，所用催化劑的材質多數為金屬、金屬氧化物、金屬硫化物，如鎳、鉑、氧化釩、氧化鉻、硫化鉬等。它們多數是過渡元素及其化合物，具有催化加氫、脫氫、氧化等反應的功能。
（3）絡合反應機理。催化劑與反應物發生配位作用而使後者活化，所用的催化劑稱絡合催化劑。
選擇催化劑的另一途徑是選用具有同類功能的已知催化劑，例如已知鎳為乙烯加氫催化劑，可以試用作丙烯的加氫催化劑。但由於反應的差異和催化劑的專一性，必須用實驗加以驗證。
有些化學過程的結果，是幾種不同反應機理的反應總和，要求幾種催化活性組分加以配合，以具有多種功能，稱多功能催化劑。例如催化重整所用催化劑中的鉑對加氫、脫氫有催化功能，氧化鋁對異構化有催化功能。
在選擇催化劑時還必須注意：催化劑的效能不僅取決於其活性組分，而且是各種成分的性質及其相互影響的總和，此外還必須考慮其對反應裝置、反應工藝的適應性。
參考書目
P.H.Emmett， Catalysis， Vol.1～7， Reinhold Pub.Corp.，New York，1954～1960.
D.L.Trimm， Design ofIndustrialCatalysts， Elsevier Scientific Pub.Co.，Amsterdam，1980.
J.R.Anderson and M.Boudart， Catalysis，Science and Technology，Vol.5，Springer-Verlag.Berlin，1984.