Στη χημεία, ένας καταλύτης είναι μια ουσία που προστίθεται για να επιταχύνει τον ρυθμό μιας αντίδρασης χωρίς η ίδια να καταναλωθεί στη διαδικασία. Ο καταλύτης συχνά προστίθεται σε μικρή ποσότητα σε σύγκριση με τα αντιδρώντα και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί διαδοχικά σε μελλοντικές παρτίδες. Ομοιογενής καταλύτης είναι αυτός που αποτελεί μέρος της ίδιας φάσης με τα αντιδρώντα – είτε στερεά, υγρά ή αέρια – κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Συχνά, τα συστατικά είναι διαφορετικών φάσεων σε καθαρή κατάσταση, αλλά διαλύονται σε έναν κοινό διαλύτη. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, ακόμη και ένα αέριο που αντιδρά με ένα υγρό παρουσία ενός συνήθως στερεού καταλύτη είναι ομοιογενές εάν και τα τρία είναι διαλυμένα εκείνη τη στιγμή.
Οι περισσότερες βιομηχανικές καταλύσεις χρησιμοποιούν ετερογενείς καταλύτες. Στην ετερογενή κατάλυση, υπάρχουν δύο ή περισσότερες φάσεις στην αντίδραση, και συχνά περιλαμβάνει ένα υγρό ή αέριο συστατικό που εκτίθεται σε ένα στερεό καταλυτικό συστατικό προσαρτημένο σε ένα υπόστρωμα φορέα για ευκολία και για την πρόληψη της απώλειας. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι ο καταλύτης είναι δαπανηρός, συμπεριλαμβανομένου ενός στοιχείου πολύτιμου μετάλλου. Για να αυξηθεί η απόδοση, η επιφάνεια μπορεί να μεγιστοποιηθεί με τον καταλύτη να διαιρείται πολύ τελικά. Ένα παράδειγμα είναι ο καταλυτικός μετατροπέας που βρίσκεται στα περισσότερα αυτοκίνητα.
Η χρήση ενός ομοιογενούς καταλύτη στη χημεία των μιγμάτων παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, εν μέρει λόγω των νέων χρήσεων οργανομεταλλικών συμπλεγμάτων. Οι πρώτες εφαρμογές οργανομαγνησίου και οργανολιθίου ενώσεων ήταν σε μεγάλο βαθμό ως συστατικά αντίδρασης, παρά ως καταλύτες. Τέτοιες ενώσεις ήταν ασταθείς. Η χρήση τους απαιτούσε τη διάλυσή τους σε επικίνδυνους διαλύτες όπως ο αιθέρας ή το τετραϋδροφουράνιο (THF). Ο συνδυασμός αυτών με άλλα υγρά αντιδραστήρια τοποθετεί αυτές τις αντιδράσεις, εξ ορισμού, στην ομογενή κατηγορία.
Σήμερα, υπάρχουν πολύ περισσότερες οργανομεταλλικές ενώσεις γνωστές. Μερικά από αυτά μπορούν να τοποθετηθούν στην κατηγορία του ομογενούς καταλύτη. Συχνά είναι πιο σταθερά και ευκολότερα στον χειρισμό. Αυτός ο τύπος ένωσης παρέχει ένα ευρύτερο εύρος χρήσεων και χρησιμοποιείται συχνά ως ομογενής καταλύτης, παρά ως αντιδρών.
Μερικά από τα νέα αντιδραστήρια είναι χρήσιμα σε αντιδράσεις πολυμερισμού. Άλλα είναι κατάλληλα για φαρμακευτική παραγωγή λόγω της ικανότητάς τους να προσδίδουν χειραλικότητα. Αυτό αναφέρεται στην ικανότητα ελέγχου του δομικού σχεδιασμού τόσο στενά ώστε το πολωμένο φως να περιστρέφεται μόνο με έναν τρόπο.
Μια πιο αξιοσημείωτη εφαρμογή είναι η προσπάθεια μίμησης του φυτικού κόσμου μέσω τεχνητής φωτοσύνθεσης. Αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με μια άλλη χρήση του όρου: η διάσπαση του νερού σε υδρογόνο για την παραγωγή καυσίμου. Μάλλον, η τεχνητή φωτοσύνθεση σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται στη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα και του νερού σε υδατάνθρακες και οξυγόνο. Για μερικά χρόνια, οι οργανομεταλλικοί καταλύτες έχουν μελετηθεί με γνώμονα την τεχνητή φωτοσύνθεση.