Phân tử động học là một lĩnh vực trong hóa học vật liệu, nghiên cứu sự thay đổi bề mặt và cấu trúc của vật liệu trong quá trình phản ứng hóa học. Nguyên tắc phân tử động học bao gồm đo lường các thay đổi về thời gian, nhiệt độ, áp suất và nồng độ của các chất trong quá trình phản ứng để xác định tốc độ phản ứng và cơ chế phản ứng. Các ứng dụng của phân tử động học trong phản ứng hóa học bao gồm tối ưu hoá quá trình sản xuất và tăng hiệu suất của các quá trình sản xuất.

Cơ chế tác nhân trong phản ứng hóa học là khái niệm quan trọng, liên quan đến tác động của các chất như ion, phân tử, ánh sáng, nhiệt độ, áp suất lên phản ứng hóa học. Nguyên tắc của cơ chế tác nhân được xác định bởi các quá trình tác động này, có thể thay đổi cấu trúc phân tử, năng lượng, mật độ điện tử. Cơ chế tác nhân có nhiều ứng dụng, từ điều chỉnh tốc độ phản ứng đến thay đổi sản phẩm, và đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và phát triển các quá trình sản xuất hóa chất.

Cơ chế bán truyền là quá trình truyền điện tử hoặc cấu trúc giữa các phân tử mà không cần tạo hoặc phá liên kết. Nó được sử dụng để giải thích cơ chế phản ứng của nhiều hợp chất trong hóa học và của các phân tử sinh học như DNA và RNA trong sinh học. Cơ chế này có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.