人們利用催化劑，可以改變化學反應的速率，這被稱為催化反應。大多數催化劑都只能加速某一種化學反應，或者某一類化學反應，而不能被用來加速所有的化學反應。催化劑并不會在化學反應中被消耗掉。不管是反應前還是反應后，它們都能夠從反應物中被分離出來。不過，它們有可能會在反應的某一個階段中被消耗，然后在整個反應結束之前又重新產生。

使化學反應加快的催化劑，叫做正催化劑;使化學反應減慢的催化劑，叫做負催化劑。例如，酯和多糖的水解，常用無機酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫，常用五氧化二釩作正催化劑，這種MTBE催化劑是固體，反應物為氣體，形成多相的催化作用，因此，五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸敗，在這里，沒食子酸正丙酯是一種負催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。

當前，對催化劑的作用還沒有全弄清楚。在大多數情況下，人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化學反應，降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由于形成了很容易分解的"中間產物"，分解時催化劑恢復了原來的化學組成，原反應物就變成了生成物。有些催化反應是由于吸附作用，吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區域(叫做活性中心)進行。活性中心的區域越大或越多，催化劑的活性就越強。反應物里如有雜質，可能使催化劑的活性減弱或失去，這種現象叫做催化劑的中毒。

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