反应物，产物，中间体是能量相对比较低的部分。具有比一般性化学键振动时间更长的停留时间的可以被称为是中间体。能量很高的结构是很少存在的，鞍点表示分子转化的最高能量点。一个化学变化的过程是存在能量屏障。达到过渡状态所需的能量是活化能。从高处到另一个高处，一定会经历一个最低的地方，针对本概念即过渡状态是最低能量中的至高点。

中间体普遍存在于各种反应中，它们有时只有一个，有时则会有多个。这意味着发生化学反应时一定会经历一个或多个能量屏障，但是整个反应的速度并不是每个步骤决定的，所有的反应步骤中只有一步起到了关键作用，决定了整体的反应时间。这一步就是决速步。

1。4。2 过渡态理论

化学反应并不是像化学式展现的那样，简单的两个物质相接触就产生了目标物质。其实这是一个复杂的过程，反应物在变化中会以一种不同的样子存在，即过渡态。这一步骤的变化也是需要能量的。也可把渡态叫做活化络合物。假设过渡态和反应物在一个平衡的条件下，这其中变化所需要的能量就可以计算出来。

1。5机理研究的实验手段与方法

1。5。1 同位素的应用

同位素的定义是质子数一样，但其相应的中子数不一样的元素的不同核素。在周期表上处于同一个位置这一特点决定了它们的性质不会有太大差距，但因这微小的中子数的不同而导致它们在与原子核或者质量有关的行为上表现不同。目前，同位素在机理研究中的应用主要有两个方面：同位素效应和同位素示踪。论文网

(1) 同位素效应 

同位素效应值以1为变化。当KH/KD=1时，则在该反应中键并不影响反映的速度。当KH/KD＞1，将这种情况叫做正常同位素效应；反之则是逆同位素效应，不过这种现象并不常出现。在后两种情况时，若有变化的键是X-H/X-D本身导致的，称为一级同位素效应，认为这个键的变化可以决定反映的速度。反之则键不涉及到决速步。

在这里介绍一种小型重原子和次级氢动力学同位素效应（KIE）可以提供有关特殊范围化学物质的机理的详细信息。确定这些KIE的方法存在不小的限制。因为绝对速率测量很少能够做到十分精确，所以通常在同位素标记和未标记材料的竞争反应中确定KIE。只有在仔细选择的系统中才可能使用适当的分析技术来精确测量同位素比例，例如H和C的 KIE的闪烁计数。同位素标记材料的合成通常是非常困难的，因此针对每个感兴趣的KIE实验都需要新的合成、竞争反应和分析。特别是对于C KIE实验来说，一个广泛适用的替代品是采用高精度的同位素比质谱来研究仅在天然存在下标记的材料的KIE实验。一个主要的限制是每个感兴趣的位点必须在没有同位素的情况下选择性降解分解成可分析的小分子，最常见的是二氧化碳。NMR技术固有的同位素和位置特异性信息似乎非常适合于测量天然丰度的KIE。已经确定了2H NMR用于测定大量2H KIE在自然丰度是可行的。理论上可以同时测定复杂天然丰度材料反应中的所有个体的KIE。然而，在实践中，NMR定量分析尚未足够精确地用于小型KIEs，少数情况下的不确定性通常与之对抗或超过同位素效应的大小。

(2)同位素示踪

该方法是一种重要的机理研究的手段，它可以使人们了解被选定的原子在整个反应中的位置变化情况。一般使用同位素标记，随后确定其位置。虽然在机理研究中该方法被普遍应用，但是缺点就在于反应的基础物质要自己配置，氢原子的同位素标记实验利用已经比较成熟了，但其他原子的就比较棘手，有一定的困难。