Una ecuación química global balanceada no indica mucho con respecto de cómo se lleva a cabo la reacción. En muchos casos, solo indica la suma de varios pasos elementales, o reacciones elementales, una serie de reacciones sencillas que representan el avance de la reacción global a nivel molecular. A esta secuencia de pasos elementales que conducen a la formación del producto se la conoce como mecanismo de reacción.
Veamos por ejemplo el mecanismo de reacción para la obtención de dióxido de nitrógeno:
2NO (g) + O2 (g) —————> 2NO2 (g)
Mediante experiencias se ha detectado la presencia de N2O2, un intermediario de reacción; por lo que se encontró que el producto de reacción no se forma directamente por la colisión entre las especies reaccionantes. La reacción de lleva a cabo en dos pasos elementales:
2NO (g) ————> N2O2 (g)
N2O2 (g) + O2 (g) ————> 2NO2 (g)
Un intermediario de reacción aparece en el mecanismo de la reacción (en los pasos elementales), pero no en la ecuación global balanceada.
La molecularidad de una reacción es el número de moléculas que reaccionan en un paso elemental. Estas moléculas pueden ser iguales o diferentes. Cada uno de los pasos elementales del mecanismo anterior, es una reacción bimolecular, un paso elemental que involucra dos moléculas. Pueden existir reacciones unimoleculares, un paso elemental en el que sólo participa una molécula reaccionante. Y se conocen muy pocas reacciones trimoleculares, reacciones donde participan tres moléculas en un paso elemental, debido a que el encuentro simultáneo de tres moléculas es poco probable.