均相催化與多相催化

想想給茶加甜的兩種辦法。你可以攪入完全溶解的糖，於是每一口都同樣甜，糖一下子無處不在——但之後你再也沒法把糖取回來。或者你可以丟進一塊沉在杯底的方糖，從它的表面把茶變甜，等喝完了還能把它整塊撈出來。前者像均相催化劑，混進了和其他一切相同的相裡；後者像多相催化劑，是一塊獨立的固體，事後還能回收。

在均相催化中，催化劑和反應物處在同一相裡——幾乎總是一起溶解在液體中。催化劑通常是單一、結構明確的金屬配合物，所以每一個催化劑分子都一模一樣，你能精確研究它如何工作，調節它的配體來微調它的行為，並取得極佳的選擇性。代價是最後要把珍貴的溶解態催化劑從產物中分離出來既困難又昂貴。在多相催化（非均相催化）中，催化劑與反應物處在不同的相裡——經典情形是固體催化劑，氣體或液體反應物從它表面流過。反應物吸附到固體表面，在那裡反應，產物再離開。這裡分離極其簡單（流體流過去，固體就待在原處），催化劑結實、在高溫下也好處理，但活性位點五花八門、定義不清，選擇性往往較差，要弄清表面上究竟發生了什麼也確實很難。

在二者之間做選擇，是化工業的核心工程決策之一，而且是一種權衡，不是一錘定音。多相催化主宰著規模最大的工藝——製氨、製硫酸、煉石油——正是因為讓流體連續流過固定的固體床既便宜，而在巨大噸位下分離方便又極為重要。均相催化則在「精妙的選擇性值得忍受分離麻煩」的場合取勝，尤其是製造藥物和精細化學品時，能精確得到某一種異構體往往就是全部意義所在。一個長久以來的夢想是兼得二者之長：把結構明確的分子催化劑錨定在固體載體上，使它既像均相催化劑那樣有選擇性，又像多相催化劑那樣可回收。