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化学反应前后6个不变，宏观：物质的总质量、元素的种类，元素的质量。微观：原子的种类、原子的数目、原子的质量。化学反应前后2个一定变：宏观：物质的种类（有新物质生成）。微观：分子的种类。1个可能变：分子的总数。
化学反应前后变化
假设，存在一个系统。通过计算得出反应前后系统的焓变为ΔH。
如果ΔH计算为负值，则反应必为放热反应。比如：燃烧就是燃料与空气中氧气剧烈反应放出热量。如果ΔH计算是正值，则反应必为吸热反应。比如：石灰石在高温下反应分解出氧化钙（生石灰）和二氧化碳。
如果ΔH计算等于零，则反应不吸热也不放热；外界不对体系做功，体系也不对外界做功。反应到底是吸热还是放热完全由体系的 ΔH决定。但是，反应是否进行则完全由体系的由吉布斯自由能ΔG来表示。具体计算公式如下：
ΔG=ΔH-TΔS
ΔG是自由能改变，ΔH是焓改变，而ΔS则为熵改变，T是开尔文温度。
反应中间物
传统观点认为，反应物碰撞形成所谓活化复合物。碰撞的动能使活化复合物获得更高的能量，导致构成反应的键结重组。但是，这种观点导致了一个困境：活化复合物的结构和能量不能同时确定，否则有悖于测不准原理。所以，一些物理学家认为，实际上这些复合物未必真的存在，而是能量空间的一些隔离面。
相对的活化络合物的观点更多的是为实验化学家所接受，因为在描述反应机理时比较方便。现代理论化学已经可以精确的计算速率常数。对于一些比较简单的反应，整个过程的态分辨信息也可以获得。