Cinétique chimique, la branche de la chimie physique qui s’occupe de comprendre les taux des réactions chimiques. Elle est à opposer à la thermodynamique, qui traite de la direction dans laquelle un processus se produit mais ne dit rien en soi de sa vitesse. La thermodynamique est la flèche du temps, tandis que la cinétique chimique est l’horloge du temps. La cinétique chimique est liée à de nombreux aspects de la cosmologie, de la géologie, de la biologie, de l’ingénierie et même de la psychologie, et a donc des implications d’une portée considérable. Les principes de la cinétique chimique s’appliquent à des processus purement physiques ainsi qu’à des réactions chimiques.
Une des raisons de l’importance de la cinétique est qu’elle fournit des preuves des mécanismes des processus chimiques. En plus d’être d’un intérêt scientifique intrinsèque, la connaissance des mécanismes de réaction est d’une utilité pratique pour décider quel est le moyen le plus efficace de provoquer une réaction. De nombreux processus commerciaux peuvent avoir lieu par des voies de réaction alternatives, et la connaissance des mécanismes permet de choisir des conditions de réaction qui favorisent une voie plutôt que d’autres.
Une réaction chimique est, par définition, celle dans laquelle les substances chimiques sont transformées en d’autres substances, ce qui signifie que des liaisons chimiques sont rompues et formées de sorte qu’il y a des changements dans les positions relatives des atomes dans les molécules. En même temps, il y a des changements dans l’arrangement des électrons qui forment les liaisons chimiques. La description d’un mécanisme de réaction doit donc porter sur les mouvements et les vitesses des atomes et des électrons. Le mécanisme détaillé par lequel un processus chimique se produit est appelé chemin de réaction, ou voie de réaction.
Les nombreux travaux réalisés en cinétique chimique ont permis de conclure que certaines réactions chimiques se déroulent en une seule étape ; on les appelle des réactions élémentaires. D’autres réactions se déroulent en plus d’une étape et sont dites par étapes, composites ou complexes. La mesure de la vitesse des réactions chimiques dans diverses conditions permet de déterminer si une réaction se déroule en une ou plusieurs étapes. Si une réaction se déroule par étapes, les mesures cinétiques fournissent des preuves du mécanisme des étapes élémentaires individuelles. Des informations sur les mécanismes de réaction sont également fournies par certaines études non cinétiques, mais on ne peut pas savoir grand-chose sur un mécanisme tant que sa cinétique n’a pas été étudiée. Même dans ce cas, un doute doit toujours subsister sur un mécanisme de réaction. Une investigation, cinétique ou autre, peut réfuter un mécanisme mais ne peut jamais l’établir avec une certitude absolue.