L’énergie d’activation est la quantité minimale d’énergie nécessaire pour qu’une réaction chimique avance. Plus l’énergie d’activation est élevée, plus la vitesse de la réaction est lente. Cependant, l’ajout de chaleur à la réaction augmentera la vitesse car elle fait bouger les molécules plus rapidement et augmente la probabilité que des molécules entrent en collision. La collision et la rupture des liaisons représentent la phase ascendante d’une réaction et génèrent l’état de transition. L’état de transition est un état instable à haute énergie des réactifs. La formation de nouvelles liaisons chimiques et de nouveaux produits finaux ainsi que la libération d’énergie libre est la phase descendante de la réaction. Les catalyseurs augmentent la vitesse d’une réaction en abaissant l’énergie d’activation. Par exemple, en biologie, les enzymes qui métabolisent le sucre et les graisses augmentent la vitesse à laquelle leur dégradation se produit et en même temps, empêchent la surproduction d’énergie libre qui autrement dénaturerait les protéines dans la cellule.

Les catalyseurs

Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d’une réaction en abaissant l’énergie d’activation et qui se régénère en cours de route. Un catalyseur fournit une voie ou un mécanisme alternatif pour que la réaction ait lieu et il accélère les réactions dans le sens direct et inverse. En biologie, les enzymes sont des exemples de catalyseurs parce qu’elles réduisent l’énergie d’activation nécessaire pour les réactions dans le métabolisme cellulaire.

Par exemple, les humains métabolisent le sucre et la graisse pour l’énergie. Les enzymes sont indispensables pour que l'homme puisse décomposer ces molécules car si seule l'énergie thermique était utilisée, l'énergie libre libérée sous forme de chaleur provoquerait la dénaturation des protéines de la cellule. En outre, l’énergie thermique catalyserait de manière non spécifique toutes les réactions. Cependant, les enzymes ne se lient qu’à des réactifs chimiques spécifiques, appelés substrats, et elles réduisent leur énergie d’activation pour catalyser des réactions cellulaires sélectives.