可通过实验测量化学反应的特定速率时，发现它们取决于反应物种的浓度，温度和称为活化能的量。化学家通过反应速率的碰撞理论解释了这种现象。该理论的前提是，两种或多种化学物质之间的反应在分子水平上要求两个快速运动的分子之间发生碰撞。如果两个分子以正确的方式碰撞并具有足够的动能，则其中一个分子可能会获得足够的能量来启动键断裂过程。发生这种情况时，可能会开始形成新的键，最终试剂分子会转化为产物分子。键断裂和键形成过程中的最高能量点称为分子过程的过渡态。过渡态的能量与反应分子的能量之间的差是发生反应所必须超过的活化能。反应速率随温度增加而增加，因为碰撞的分子具有更大的能量，并且更多的能量将超过反应的活化能。激光和计算机极大地帮助了对化学变化的分子基础的现代研究。现在有可能研究短暂的碰撞产物，并更好地确定固定化学反应速率的分子机制。该知识可用于设计新型催化剂，该催化剂可通过降低活化能来加快反应速度。催化剂对许多生化和工业过程都很重要，因为它们会加速通常发生得太慢而无法使用的反应。而且，它们通常通过增加对产物分子的结构特征的控制来这样做。例如，铑膦催化剂已使化学家在合成L-多巴（用于治疗帕金森氏病的药物）的关键步骤中，获得了96％的正确光学异构体。
