Katalizörler, kimyasal bir reaksiyonun hızını değiştiren (genellikle artıran) ancak reaksiyon sonunda kimyasal olarak değişmeden kalan maddelerdir. Katalizörler, reaksiyonun aktivasyon enerjisini (Ea) düşürerek etki ederler. Aktivasyon enerjisi, reaksiyonun gerçekleşebilmesi için reaktan moleküllerinin sahip olması gereken minimum enerjidir. Katalizör, reaksiyonun izlediği yolu (mekanizmayı) değiştirerek daha düşük aktivasyon enerjili alternatif bir yol sağlar. Bu sayede, aynı sıcaklıkta daha fazla molekül aktivasyon enerjisi eşiğini aşabilir ve reaksiyon hızı artar.

Katalizörlerin temel özellikleri:

Reaksiyon hızını artırır veya azaltırlar: Çoğu katalizör hızı artırır (pozitif katalizör). Nadir durumlarda hızı azaltan katalizörler (negatif katalizör veya inhibitör) de vardır.

Reaksiyon sonunda kimyasal olarak değişmeden kalırlar: Katalizör, reaksiyon sırasında geçici olarak tüketilebilir ancak reaksiyon sonunda tekrar oluşur ve başlangıçtaki miktarı değişmez.

Denge konumunu değiştirmezler: Katalizörler, ileri ve geri reaksiyonların hızlarını eşit oranda artırarak dengeye daha hızlı ulaşılmasını sağlar, ancak denge sabitini (K) veya denge konumunu değiştirmezler.

Seçicidirler: Bir katalizör, belirli bir reaksiyonu hızlandırırken başka bir reaksiyonu etkilemeyebilir. Bu özellik, özellikle endüstriyel sentezlerde büyük önem taşır.

Katalizörler iki ana gruba ayrılır:

Homojen katalizörler: Katalizör, reaktanlarla aynı fazda (örneğin hepsi sıvı veya hepsi gaz) bulunur. Reaksiyon ortamında homojen olarak dağılır.

Heterojen katalizörler: Katalizör, reaktanlardan farklı bir fazda bulunur (örneğin katı katalizör, sıvı veya gaz reaktanlar). Reaksiyon, katalizörün yüzeyinde gerçekleşir.

Bu deneyde, enzimatik bir reaksiyon incelenir. Enzimler, biyolojik sistemlerde görev yapan doğal katalizörlerdir (biyokatalizörler). Maya veya zimaz enzimi, şekerin (sakkaroz) fermantasyonunu katalizleyerek alkol ve karbondioksit (CO₂) oluşumunu hızlandırır:

C₁₂H₂₂O₁₁ (sakkaroz) + H₂O → 4C₂H₅OH (etanol) + 4CO₂ (karbon dioksit)

Bu reaksiyon, maya enzimleri tarafından katalizlenir. Deneyde üç beher hazırlanır:

Beher 1: Oda sıcaklığında şeker + maya

Beher 2: 37°C'de şeker + maya

Beher 3: 37°C'de şeker (katalizörsüz, kontrol grubu)

Maya (katalizör) varlığında şekerin fermantasyonu hızlanır ve CO₂ gazı kabarcıkları oluşur. Beher 1 ve 2'de (maya içeren) CO₂ çıkışı gözlenirken, Beher 3'te (maya içermeyen) CO₂ çıkışı gözlenmez veya çok yavaş gerçekleşir. Ayrıca, Beher 2 (37°C) ile Beher 1 (oda sıcaklığı) karşılaştırılarak, sıcaklığın enzim aktivitesi (katalizör etkinliği) üzerindeki etkisi de gözlemlenir. Enzimler genellikle belirli bir optimum sıcaklıkta en aktif durumdadır (örneğin 37°C, insan vücut sıcaklığı).