Большинство химических процессов в природе и в промышленности имеет каталитический характер. Этим объясняется громадное значение катализа и большое количество исследований, посвященных этому вопросу. Но несмотря на это теория каталитических процессов в гетерогенной системе выяснена далеко не полно. В настоящее время в этой области имеется несколько более или менее хорошо обоснованных рабочих гипотез, стремящихся дать ответ на вышеуказанные вопросы из области катализа вообще, и, в частности, катализа при гидрогенизации ненасыщенных органических веществ. Часть этих теорий в настоящее время имеет только исторический интерес, другие небезупречны. Поэтому в дальнейшем кратко излагаются только некоторые, наиболее типичные и важные из этих теорий. Гетерогенные катализаторы отличаются большой способностью поглощать и удерживать значительные количества разнообразных веществ и в том числе компоненты катализируемых реакций. Поэтому в начальный период изучения гетерогенного катализа ускорение химических реакций гетерогенными катализаторами пытались объяснить чисто физическим путем —за счет сгущения реагирующих веществ на поверхности катализатора. Такое сгущение должно содействовать увеличению числа столкновений молекул, следовательно, и частоте их взаимодействия. Однако эта физическая теория ускорения химических процессов в присутствии гетерогенных катализаторов по ряду причин была признана неудовлетворительной. Из таких причин можно, например, указать на подсчеты, показывавшие, что имевшееся на катализаторе сгущение молекул реагирующих веществ не могло ускорить реакцию в той мере, в какой ускорение ее наблюдалось на опыте. Ускорение химических реакций при правильности этого объяснения происходило бы в такой же степени и без катализаторов при соответствующем повышении давления , что на самом деле не наблюдается. Наконец, эта теория совсем не объясняет причины специфичности действия катализаторов, являющейся особенно характерным их свойством. Так, эта теория не дает ответа на вопрос, почему активированный уголь, адсорбирующий большое количество бензола, в то же время не может служить катализатором при гидрогенизации последнего. Поэтому эта физическая теория была скоро оставлена.