这实际上是一个伟大的问题，一个被一些最伟大的化学头脑思考过的问题，也是一个持续的困惑和挑战的来源。
在化学物理中，主导这一现象的主要理论被称为过渡态理论。有很多方式可以讨论这个问题，重要的是要注意是什么使它成为一个理论：它是一个不完美的方式来描述一些东西，否则将是不可理解的，但没有更好的方式来解释它。
关键的见解是注意到当两种反应物接近时，它们会改变性质。因此，你可以想象一个中间点，这里有第三个实体，即“活化复合体”，它可以自由地与反应的两边交换。当两个电子云相互靠近时，它们肯定会经历某种程度的库仑斥力。所以，两个氢原子（这种反应实际上非常罕见）每个原子都有一个电子，这个排斥性意味着当它们靠近彼此时，它们沿着势能曲线向上移动，就像你爬山时，你会获得势能。
但是在去那里的路上发生了一些事情。在跃迁点，独立的氢原子轨道是一个非常糟糕的方式来表示这种改变的状态。
在这个视频中，它的左右两边代表两个独立的原子，每个原子都有两个相反相位的s轨道。从统计学上讲，人们不知道电子是一种形式还是另一种形式——它在统计上（几乎）平均分布在蓝色和红色显示的两个空s轨道槽之间，任何给定原子的真实行为都是这两种形式的混合。除了在强外部磁场中，这两种状态之间没有真正的区别，这是质子核磁共振或MRI工作的根本原因。
但当两个原子靠得更近时，原子自身的电磁场开始改变原子轨道。最简单的方法就是把它看成线性组合，这是LCAO分子轨道理论的基础。两个原子轨道开始分裂成成键对和反键对。下图是结合的s轨道成键对，称为“最高已占据分子轨道（HOMO）”，也被称为“基态”;上图是反键的s轨道对，也被称为最低未占据分子轨道（LUMO）。每对电子可以容纳两个电子，因此电子开始相互吸引并同步移动。不完全是这样，因为原子还没有同步，在室温下，实际的基态是基态和高轨道中的一小部分的混合。事实上，随着两个原子的靠近，2s和2p轨道也在混合，有一小部分分子处于这些状态。为了得到最好的图像，你需要观察所有可能的相互作用，它们是无限的，这就是为什么这个问题不容易解决的原因。
那么这到底意味着什么呢？当两个原子接近时，斥力项开始被克服，并被一个新的吸引项所超过。如果你写两个氢原子核的量子力学解释由径向分离“r”分开，QM方程的能量ĤΨ= EΨ可以写在一种情节里面的“r”术语Ψ与能量E,它看起来非常像上面势能vs反应坐标的情节。这是用来支持过渡态理论的证据。
事实上，所有的反应似乎（大部分）都遵循这一规则，这一公式具有惊人的准确性，并产生了许多已被证明是正确的预测，尽管我们知道这只是正在发生的事情的一部分。更令人惊讶的是，现代形式通常使用经典势来处理原子核的运动，甚至使用量子力学方法来表达电子轨道的行为。
