Présentation simplifiée
Considérons une réaction élémentaire bimoléculaire entre réactifs \(\textrm A\) et \(\textrm B\) qui donne deux produits \(\textrm C\) et \(\textrm D\).
\(\mathbf{\textrm A+\textrm B\to\textrm C+\textrm D}\)
La théorie du complexe activé pose que les molécules \(\textrm A\) et \(\textrm B\) vont s'approcher l'une de l'autre mues par leur mouvement propre, comme dans la théorie des collisions. L'énergie libre du système \(\textrm A + \textrm B\) augmente au fur et à mesure que les molécules s'approchent à cause des interactions qui se manifestent de plus en plus fortement à courte distance jusqu'au point où les molécules \(\textrm A\) et \(\textrm B\) ne peuvent plus être distinguées dans leur individualité et qu'elles forment un complexe noté \(\textrm{AB}^\#\) d'énergie élevé.
Ce complexe peut se décomposer en redonnant les réactifs \(\textrm A\) et \(\textrm B\) ou en donnant les produits de la réaction.
La réaction est donc décrite par deux étapes :
La formation du complexe activé par une réaction réversible : \(\mathbf{\textrm A+\textrm B ^\to_\gets\textrm{AB}^\#}\)
La transformation du complexe en produits de la réaction : \(\mathbf{\textrm{AB}^\#\to\textrm C+\textrm D}\)
Ce qui constitue un mécanisme qui peut être schématisé comme suit :
\(\mathbf{\textrm A+\textrm B ^\to_\gets\textrm{AB}^\#\to\textrm C+\textrm D}\)
Si on construit un diagramme énergétique en plaçant :
à gauche, le système avant réaction (molécules \(\textrm A\) et \(\textrm B\) éloignées l'une de l'autre)
à droite, le système après réaction (molécules \(\textrm C\) et \(\textrm D\) éloignées l'une de l'autre)
et au milieu le complexe activé
on obtient :
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La description précise de ce chemin réactionnel et la caractérisation du complexe activé nécessite la description simultanée de tous les atomes du système en cours de réaction. Cela ne peut se faire que par les méthodes de la mécanique quantique. De ce fait, cette description n'est possible que pour les systèmes les plus simples. Voir un tel exemple paragraphe 4.2.4.
Pour les systèmes plus complexes, on doit se contenter de décrire seulement les états initiaux et finaux et d'essayer de caractériser le complexe activé. On doit même souvent simplifier le système en ne retenant que les parties des molécules qui subissent des transformation.