Termi “vaihe” viittaa aineen tilaan; on kiinteitä, neste- ja kaasufaaseja. Heterogeeninen katalyytti on osallistuja kemialliseen reaktioon, joka ei ole osa samaa ainefaasia kuin todelliset reagoivat aineet. Esimerkiksi nesteet voivat reagoida kiinteän katalyytin läsnä ollessa. Vaikka katalyytti nopeuttaa reaktioprosessia, se ei itse reagoi. Jalometalleja tai muita siirtymämetalleja käytetään usein heterogeenisena katalyyttinä, ja ne voidaan hienojakoisesti lisätä altistumista alustalle tai kantoaineelle.
Laajimmin teollisesti käytetään heterogeenista katalyyttiä eikä homogeenista lajiketta. Esillä oleva katalyyttinen pinta tarjoaa paikkoja geometrisesti kohdistettujen reagoivien aineiden heikoille pintojen sidoksille. Tämä käyttäytyminen on tärkeää, kuten esimerkiksi hiili-hiili-kaksoissidosten hydrauksessa. On hyvä harkita esimerkkiä, kuten eteeniä, jonka kemiallinen rakenne on H2C = CH2. Kun yksi eteenimolekyyli lähestyy hieman katalyyttistä pintaa, se adsorboi tai kiinnittyy alempaan vasemmanpuoleiseen vetyatomiin ja alempaan oikeaan vetyatomiin – vasen ja oikea vetyatomi pysyvät vapaina.
Yksittäinen vetymolekyyli, H2 tai H3H, voi sitten lisätä kaksoissidoksen poikki ja korvata yksittäisellä sidoksella muodostaen “tyydyttyneen” etaanin tai H3C ‒ CHXNUMX: n. Vetyatomit voivat kuitenkin lisätä kaksoissidoksen kautta kaksi tapaa. Molemmat voivat lisätä kaksoissidoksen alta tai toinen voi lisätä alle, kun taas toinen lisää kaksoissidoksen yläpuolelle toisella puolella. Molempien vetyatomien lisäämistä kaksoissidoksen toiselle puolelle kutsutaan “cis-additioksi”, kun taas yhden lisäämistä toiselle puolelle ja toista toiselle “trans-additio”. Epäilemättä ilmaisu “transrasva”-jota käytetään kuvaamaan tyydyttymätöntä rasvaa, joka on hydrattu trans-lisäyksellä-on lukijalle tuttu.
Katalyytit nopeuttavat käytettyjä reaktioita, koska niiden läsnäolo muuttaa reaktioreittiä. Tämä muuttaa siirtymätilaa ja alentaa reaktion suorittamiseen tarvittavaa aktivointienergiaa. Yksi etu tällaisessa reaktiossa, joka suoritetaan heterogeenisen katalyytin kanssa, on katalyytin helppo talteenotto. Heterogeeniset katalyytit sopivat erityisen hyvin jatkuvan prosessin kemiallisiin reaktioihin, joissa materiaalia syötetään, reagoi, poistetaan ja korvataan jatkuvasti. Esimerkki tällaisesta heterogeenisestä katalyyttiprosessista öljyteollisuudesta on pelletoidun katalyyttisen materiaalin käyttö niin kutsutussa “liikkuvan kerroksen” prosessissa.