In chimica , un ciclo catalitico è un termine per un meccanismo di reazione a più stadi che coinvolge un catalizzatore . Il ciclo catalitico è il modo principale per descrivere il ruolo dei catalizzatori in biochimica , chimica organometallica , scienza dei materiali , ecc. Spesso, tali cicli mostrano la conversione di un precatalizzatore in un catalizzatore. Quando i catalizzatori vengono rigenerati, i cicli catalitici vengono solitamente scritti come una sequenza di reazioni chimiche sotto forma di un ciclo. In tali cicli, la fase iniziale prevede il legame di uno o più reagenti con il catalizzatore e la fase finale è la formazione del prodotto e la rigenerazione del catalizzatore.
Un ciclo catalitico non è necessariamente un intero meccanismo di reazione. Ad esempio, si potrebbe aver rilevato un intermedio di reazione , senza sapere con quale meccanismo si è verificata la reazione.
I cicli catalitici hanno anche un ruolo importante nella chimica atmosferica , ad esempio nelle reazioni che portano alla distruzione dello strato di ozono . La complessa interazione tra diversi regimi, coinvolgendo anche cicli nulli che non hanno alcun effetto complessivo, determina il tasso di produzione e distruzione di molte componenti atmosferiche.
Spesso nel sistema di reazione fa parte anche un cosiddetto catalizzatore "sacrificale" per rigenerare il vero catalizzatore per ogni ciclo. Come suggerisce il nome, il catalizzatore sacrificale non viene rigenerato ma consumato in modo irreversibile, il che è l'opposto di un catalizzatore. Questo composto sacrificale è anche noto come catalizzatore stechiometrico quando viene aggiunto in una quantità stechiometrica rispetto al reagente principale. Di solito, il vero catalizzatore è una molecola complessa e costosa e viene aggiunta nella minor quantità possibile. Il catalizzatore sacrificale o stechiometrico, invece, deve essere abbondante ed economico.
I catalizzatori sacrificali sono anche generalmente designati più precisamente dal loro ruolo effettivo nel ciclo catalitico, ad esempio come agente riducente, ossidante terminale o iniziatore .