Ο όρος «φάση» αναφέρεται στην κατάσταση της ύλης. υπάρχουν στερεές, υγρές και αέριες φάσεις. Ένας ετερογενής καταλύτης είναι ένας συμμετέχων σε μια χημική αντίδραση που δεν αποτελεί μέρος της ίδιας φάσης της ύλης με τα πραγματικά αντιδρώντα. Για παράδειγμα, τα υγρά μπορεί να υποστούν αντίδραση παρουσία ενός στερεού καταλύτη. Ενώ ο καταλύτης επιταχύνει τη διαδικασία μιας αντίδρασης, ο ίδιος παραμένει ακαταναλωμένος από τα αντιδρώντα. Τα πολύτιμα ή άλλα μέταλλα μετάπτωσης χρησιμοποιούνται συχνά ως ετερογενής καταλύτης και μπορούν να διαιρεθούν λεπτά για αυξημένη έκθεση στην επιφάνεια πάνω από ένα υπόστρωμα ή έναν φορέα.
Είναι ο ετερογενής καταλύτης και όχι η ομοιογενής ποικιλία που χρησιμοποιείται ευρύτερα βιομηχανικά. Η εκτεθειμένη καταλυτική επιφάνεια παρέχει θέσεις για ασθενή επιφανειακή σύνδεση γεωμετρικά ευθυγραμμισμένων αντιδρώντων. Αυτή η συμπεριφορά είναι σημαντική, όπως, για παράδειγμα, στην υδρογόνωση των διπλών δεσμών άνθρακα-άνθρακα. Καλό είναι να εξετάσουμε ένα παράδειγμα όπως το αιθυλένιο, που έχει τη χημική δομή H2C=CH2. Καθώς ένα μόριο αιθυλενίου πλησιάζει λίγο την καταλυτική επιφάνεια, προσροφάται ή προσκολλάται από ένα κάτω αριστερό άτομο υδρογόνου και ένα κάτω δεξιό άτομο υδρογόνου – το πάνω αριστερό και το δεξί άτομα υδρογόνου παραμένουν ελεύθερα.
Ένα μόνο μόριο υδρογόνου, H2 ή H‒H, μπορεί στη συνέχεια να προστεθεί στον διπλό δεσμό, αντικαθιστώντας από έναν απλό δεσμό, σχηματίζοντας ένα «κορεσμένο» αιθάνιο ή H3C‒CH3. Ωστόσο, υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους τα άτομα υδρογόνου μπορούν να προστεθούν στον διπλό δεσμό. Είτε και τα δύο μπορούν να προσθέσουν από κάτω τον διπλό δεσμό, είτε το ένα από κάτω, ενώ το άλλο προσθέτει πάνω από τον διπλό δεσμό στην άλλη πλευρά. Η προσθήκη και των δύο ατόμων υδρογόνου στη μία πλευρά ενός διπλού δεσμού ονομάζεται «cis-προσθήκη», ενώ η προσθήκη του ενός στη μία πλευρά και του άλλου στην άλλη ονομάζεται «trans-προσθήκη». Αναμφίβολα, η έκφραση “trans-fat” – που χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα ακόρεστο λίπος που έχει υδρογονωθεί με trans-προσθήκη – θα είναι οικεία στον αναγνώστη.
Οι καταλύτες ανιχνεύουν την ταχύτητα των αντιδράσεων για τις οποίες χρησιμοποιούνται επειδή η οδός της αντίδρασης μεταβάλλεται από την παρουσία τους. Αυτό αλλάζει την κατάσταση μετάβασης και μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης που απαιτείται για τη διεξαγωγή της αντίδρασης. Ένα πλεονέκτημα μιας τέτοιας αντίδρασης που διεξάγεται με έναν ετερογενή καταλύτη είναι η ευκολία ανάκτησης του καταλύτη. Οι ετερογενείς καταλύτες είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για χημικές αντιδράσεις συνεχούς διεργασίας, στις οποίες το υλικό παρέχεται, αντιδρά, αφαιρείται και αντικαθίσταται συνεχώς. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας ετερογενούς διαδικασίας καταλύτη από τη βιομηχανία πετρελαίου είναι η χρήση σφαιροποιημένου καταλυτικού υλικού στη λεγόμενη διαδικασία «κινούμενης κλίνης».