In der Chemie ist ein Katalysator eine Substanz, die hinzugefügt wird, um die Geschwindigkeit einer Reaktion zu beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Der Katalysator wird oft in einer kleinen Menge im Vergleich zu den Reaktanten zugegeben und kann in zukünftigen Chargen nacheinander wiederverwendet werden. Ein homogener Katalysator ist ein Katalysator, der während der Reaktion Teil derselben Phase ist wie die Reaktanten – ob fest, flüssig oder gasförmig. Oftmals sind die Komponenten im reinen Zustand unterschiedliche Phasen, aber in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst. Nach dieser Definition ist sogar ein Gas, das mit einer Flüssigkeit in Gegenwart eines gewöhnlich festen Katalysators reagiert, homogen, wenn alle drei gleichzeitig gelöst sind.
Die meisten industriellen Katalyse verwendet heterogene Katalysatoren. Bei der heterogenen Katalyse gibt es zwei oder mehr Phasen der Reaktion, und sie beinhaltet häufig eine flüssige oder gasförmige Komponente, die einer festen katalytischen Komponente ausgesetzt ist, die aus Gründen der Bequemlichkeit und zur Verhinderung von Verlusten an einem Trägersubstrat befestigt ist. Dies könnte daran liegen, dass der Katalysator teuer ist, einschließlich einer Edelmetallkomponente. Um die Effizienz zu erhöhen, kann die Oberfläche maximiert werden, indem der Katalysator sehr endgültig aufgeteilt wird. Ein Beispiel ist der Katalysator, der in den meisten Autos zu finden ist.
Die Verwendung eines homogenen Katalysators in der Komplexchemie ist von besonderem Interesse, teilweise wegen neuartiger Verwendungen von metallorganischen Komplexen. Frühe Anwendungen von Organomagnesium- und Organolithium-Verbindungen erfolgten hauptsächlich als Reaktionsbestandteile und nicht als Katalysatoren. Solche Verbindungen waren instabil; ihre Verwendung erforderte das Auflösen in gefährlichen Lösungsmitteln wie Ether oder Tetrahydrofuran (THF). Durch die Kombination mit anderen flüssigen Reaktanten wurden diese Reaktionen per Definition in die homogene Kategorie eingeordnet.
Heute sind weitaus mehr metallorganische Verbindungen bekannt. Einige von ihnen können in die Kategorie eines homogenen Katalysators eingeordnet werden. Sie sind oft stabiler und einfacher zu handhaben. Dieser Verbindungstyp bietet einen breiteren Anwendungsbereich und wird oft eher als homogener Katalysator als als Reaktant verwendet.
Einige der neuen Reagenzien sind in Polymerisationsreaktionen nützlich. Andere sind wegen ihrer Fähigkeit, Chiralität zu verleihen, für die pharmazeutische Herstellung gut geeignet. Dies bezieht sich auf die Fähigkeit, das strukturelle Design so genau zu steuern, dass polarisiertes Licht nur in eine Richtung rotiert.
Eine bemerkenswerte Anwendung ist der Versuch, die Pflanzenwelt mittels künstlicher Photosynthese nachzuahmen. Nicht zu verwechseln ist damit eine andere Verwendung des Begriffs: die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff zur Herstellung von Kraftstoff. Vielmehr bezeichnet künstliche Photosynthese in diesem Fall die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate und Sauerstoff. Seit einigen Jahren werden metallorganische Katalysatoren mit Blick auf die künstliche Photosynthese untersucht.