Die K-Frage in der Chemie: Katalysatoren als molekulare Heiratsvermittler

Prof. Dr. Drs. h.c. Helmut Schwarz,
Technische Universität Berlin, Institut für Chemie



Literarisch beschreibt Goethes Roman „Wahlverwandtschaften“ das Phänomen der Katalyse am besten: Hier finden Menschen, die füreinander bestimmt sind, entgegen aller sozialen Hindernisse zueinander. Auch in der Chemie müssen zueinander passende Stoffe vor ihrer „wahlverwandtschaftlichen“ Verbindung mithilfe eines Katalysators (Energie-)Barrieren überwinden. Was haben Enzyme in der Zelle, der Katalysator im Auto und das „Cracking“ von Erdöl gemeinsam? Sie alle funktionieren nach dem gleichen Prinzip: der Katalyse. Dabei wirkt – in der Regel in kleinsten Mengen – ein Katalysator, der die Reaktion beschleunigt und dabei im Idealfall unverändert bleibt. Im Chinesischen lautet der Name für Katalyse „Zuo mei“, was sowohl „Hebamme“ als auch „Heiratsvermittler“ heißen kann. So steht der Begriff für beide Vorgänge der Katalyse: das Lösen von Bindungen innerhalb von Molekülen – und die Verkupplung von Partnern zu einer neuen, chemischen Verbindung.
Derzeit basieren über 80 Prozent der klassischen chemischen industriellen Verfahren auf Katalyse. Untersuchungen zufolge beruhen 25 Prozent des Bruttosozialprodukts aller westlichen Industrienationen auf katalytischen Prozessen. Trotz intensiver Bemühungen gelingt es dennoch nur in Ausnahmefällen, Katalysatoren maßzuschneidern. Etliche Mechanismen konnte die Wissenschaft in oft langwierigen und aufwändigen Prozessen zwar inzwischen klären, doch bleiben viele fundamentale Fragen offen.