均相催化与多相催化

想想给茶加甜的两种办法。你可以搅入完全溶解的糖，于是每一口都同样甜，糖一下子无处不在——但之后你再也没法把糖取回来。或者你可以丢进一块沉在杯底的方糖，从它的表面把茶变甜，等喝完了还能把它整块捞出来。前者像均相催化剂，混进了和其他一切相同的相里；后者像多相催化剂，是一块独立的固体，事后还能回收。

在均相催化中，催化剂和反应物处在同一相里——几乎总是一起溶解在液体中。催化剂通常是单一、结构明确的金属配合物，所以每一个催化剂分子都一模一样，你能精确研究它如何工作，调节它的配体来微调它的行为，并取得极佳的选择性。代价是最后要把珍贵的溶解态催化剂从产物中分离出来既困难又昂贵。在多相催化（非均相催化）中，催化剂与反应物处在不同的相里——经典情形是固体催化剂，气体或液体反应物从它表面流过。反应物吸附到固体表面，在那里反应，产物再离开。这里分离极其简单（流体流过去，固体就待在原处），催化剂结实、在高温下也好处理，但活性位点五花八门、定义不清，选择性往往较差，要弄清表面上究竟发生了什么也确实很难。

在二者之间做选择，是化工业的核心工程决策之一，而且是一种权衡，不是一锤定音。多相催化主宰着规模最大的工艺——制氨、制硫酸、炼石油——正是因为让流体连续流过固定的固体床既便宜，而在巨大吨位下分离方便又极为重要。均相催化则在「精妙的选择性值得忍受分离麻烦」的场合取胜，尤其是制造药物和精细化学品时，能精确得到某一种异构体往往就是全部意义所在。一个长久以来的梦想是兼得二者之长：把结构明确的分子催化剂锚定在固体载体上，使它既像均相催化剂那样有选择性，又像多相催化剂那样可回收。