态热力学也可以描述不可逆反应，不过古典热力学主要关注平衡且可逆的系统，而不关注一个远离平衡点的系统以及其离开平衡的速度。会发生哪些反应以及其反应速率是化学动力学的主题。化学动力学的一个主要概念是在反应物反应到形成生成物之间，大部份的化学反应会先变成过渡态，过渡态的能量比反应物或生成物都高，反应的速率因此受限。一般而言，过渡态的能量越高，反应速率越慢，化学动力学的另一个主要概念是大部份化学反应都是由一连串的基本反应组成，每一个基本反应都有其过渡态。化学动力学的关键问题是反应速率和温度、反应物浓度及使用的催