* Effet isotopique cinétique : Cet effet résulte de la différence de masse entre l'hydrogène (protium, ¹H) et le deutérium (²H). Le deutérium est environ deux fois plus lourd que l'hydrogène.
* Énergie point zéro : La mécanique quantique veut que même au zéro absolu, les molécules possèdent une certaine énergie vibratoire, appelée énergie du point zéro. Les isotopes plus légers ont une énergie de point zéro plus élevée, ce qui signifie qu’ils vibrent plus rapidement.
* Énergie d'activation : Les réactions nécessitent de l’énergie pour surmonter une barrière d’activation. L’énergie du point zéro plus élevée de l’hydrogène permet d’atteindre plus facilement l’énergie d’activation et de réagir plus rapidement.
Exemple : Considérons une réaction simple comme la combustion de l'hydrogène et du deutérium avec de l'oxygène :
* H₂ + ½O₂ → H₂O
* D₂ + ½O₂ → D₂O
La réaction avec l'hydrogène (H₂) se déroulera plus rapidement que la réaction avec le deutérium (D₂). En effet, l’énergie d’activation de la réaction avec l’hydrogène est plus faible en raison de son énergie du point zéro plus élevée.
Remarque : L’effet isotopique cinétique peut être important, mais ce n’est pas toujours le facteur dominant. D'autres facteurs tels que les effets stériques et la nature de la réaction peuvent également jouer un rôle dans les vitesses de réaction.