1.7   Mechanizm reakcji chemicznej 

Przemiana chemiczna substratów w produkty następuje przeważnie w wyniku wielu procesów zwanych aktami elementarnymi (w odniesieniu do cząsteczek) lub etapami reakcji (w odniesieniu do reagentów, makroskopowo) następujących w określonej kolejności. Akt elementarny jest to chemiczne przekształcenie cząsteczek zachodzące w wyniku ich zderzeń. Każdy akt elementarny następuje w wyniku efektywnych zderzeń dwóch lub najwyżej trzech cząsteczek. Przykładowo szybkość reakcji (7.1):

(7.1)                           

opisuje równanie kinetyczne (7.2):

(7.2)                           

Taką postać równania kinetycznego w którym stężenie jodowodoru jest w potędze pierwszej, można wyjaśnić przyjmując dwu etapowy, konsekutywny przebieg mechanizmu reakcji:

(7.3)                                           etap I – powolny

(7.4)                                                  etap II – szybki

Obserwowana w doświadczeniu szybkość jest szybkością pierwszego powolnego etapu (etap najwolniejszy limituje szybkość całego procesu) stąd szybkość reakcji jest proporcjonalna do iloczynu stężeń . Drugi etap jest nieuchwytny dla doświadczenia, powstająca bowiem cząsteczka HIO natychmiast reaguje z drugą cząsteczką jodowodoru.

Przemiana substratów w produkty może zachodzić w wyniku wielu etapów.

Etap chemiczny jest to przekształcenie substratu lub produktu pośredniego w wyniku identycznych aktów elementarnych.

Akt elementarny - jest pojęciem mikroskopowym (dotyczy pojedynczych zderzeń cząsteczek - drobin). Etap reakcji jest odpowiednikiem makroskopowym - oznacza makroskopowe przekształcenie reagenta w sposób określony przez akt elementarny.

Liczba cząsteczek biorących udział w jednym akcie elementarnym nazywa się cząsteczkowością.

Sekwencja aktów elementarnych jest nazywana mechanizmem reakcji. Mechanizm wyjaśnia sposób tworzenia i losy  produktów pośrednich, które nie występują w równaniu stechiometrycznym. Produktami pośrednimi są nietrwałe połączenia o krótkim czasie życia (rzędu ułamków sekundy). Ustalenie mechanizmu dokonuje się na drodze doświadczalnej. Nawet w przypadku formalnego podobieństwa równań stechiometrycznych, mechanizmy mogą być różne (przykłady 1,2).

Przykłady(1,2):

                                  

Nieliczne reakcje biegną jednoetapowo jak np. synteza jodowodoru (przykład 1).

Równanie stechiometryczne reakcji jednoetapowych przedstawiają nie tylko bilans ogólny reakcji, ale również jej mechanizm. Reakcje, które biegną jednoetapowo noszą nazwę reakcji prostych lub elementarnych.

W ogromnej większości mamy do czynienia z reakcjami złożonymi z kilku lub nawet większej liczby aktów elementarnych.

Reakcje mające co najmniej po jednym produkcie pośrednim (czyli składające się co najmniej z dwóch aktów elementarnych są nazywane reakcjami wieloetapowymi lub złożonymi. Tylko na drodze badań doświadczalnych możemy stwierdzić czy dana reakcja jest prostą czy złożoną.