Η χημική ισορροπία αναφέρεται σε μια σταθερή αναλογία μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων σε μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση. Σε μια αναστρέψιμη αντίδραση, τα αντιδρώντα δεν μετατρέπονται πλήρως σε προϊόντα. Αντίθετα, θα σταματήσουν σιγά-σιγά να αντιδρούν καθώς επιτυγχάνεται η χημική ισορροπία. Ο ρυθμός μιας αντίδρασης επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας, της φάσης της ύλης και της παρουσίας ενός καταλύτη. Πολλές αντιδράσεις απαιτούν μια αρχική εισαγωγή ενέργειας για να αρχίσουν να αντιδρούν.
Πιο θεμελιωδώς, μια χημική αντίδραση είναι η δημιουργία ή η διάσπαση χημικών δεσμών. Ένας χημικός δεσμός προκύπτει όταν οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις μεταξύ ατόμων ή μορίων προκαλούν έλξη μεταξύ τους. Ένας ιοντικός δεσμός είναι όταν δύο ιόντα -αντίθετα φορτισμένα άτομα- έλκονται απευθείας το ένα το άλλο. Ένας ομοιοπολικός δεσμός περιλαμβάνει την κοινή χρήση ζευγών ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Αυτοί οι χημικοί δεσμοί σχηματίζουν νέες ουσίες με τις δικές τους χημικές ιδιότητες.
Η έννοια της χημικής ισορροπίας σχετίζεται με την ιδέα μιας αναστρέψιμης αντίδρασης. Στην πραγματικότητα, όλες οι χημικές αντιδράσεις είναι σε κάποιο βαθμό αναστρέψιμες, επομένως δεν υπάρχει θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων. Ορισμένες αντιδράσεις, ωστόσο, έχουν έναν μη αμελητέο βαθμό αναστρεψιμότητας – σε αυτές τις αντιδράσεις είναι σημαντική η χημική ισορροπία. Όταν τονίζεται η αναστρεψιμότητα στην επιστημονική σημείωση, το αρχικό βέλος μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων αντικαθίσταται από ένα ζεύγος αγκιστρωμένων βελών. Αυτά δείχνουν ότι η αντίδραση συμβαίνει και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Η ταχύτητα με την οποία επιτυγχάνεται η χημική ισορροπία μπορεί να ποικίλλει πάρα πολύ. Ορισμένες αντιδράσεις ολοκληρώνονται μετά από λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, ενώ άλλες χρειάζονται πολλά χρόνια. Αν και δεν υπάρχει μια μοναδική μέθοδος πρόβλεψης του ρυθμού αντίδρασης, πολλοί παράγοντες είναι γνωστό ότι έχουν σημαντικούς ρόλους.
Ένας τέτοιος παράγοντας είναι η θερμοκρασία. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες επιτρέπουν την είσοδο περισσότερης ενέργειας σε ένα σύστημα, κάτι που συνήθως οδηγεί σε ταχύτερες αντιδράσεις. Η φάση της ύλης – στερεά, υγρή ή αέρια – μπορεί επίσης να επηρεάσει το πόσο γρήγορα οι ουσίες φτάνουν στη χημική ισορροπία. Τέλος, η παρουσία ενός καταλύτη μπορεί να επιταχύνει πολύ μια αντίδραση. Ένα ένζυμο είναι ένας τύπος καταλύτη που είναι σημαντικός για τη ρύθμιση του μεταβολισμού των ζωντανών όντων.
Μερικές αντιδράσεις δεν λαμβάνουν χώρα παρόλο που δεν βρίσκονται σε χημική ισορροπία. Αυτό συμβαίνει επειδή πολλές αντιδράσεις απαιτούν ενέργεια ενεργοποίησης. Το υγρό υδρογόνο και το οξυγόνο, για παράδειγμα, μπορούν να παραμείνουν σε φυσική επαφή χωρίς να αντιδράσουν. Μια μικρή ποσότητα ενέργειας, ωστόσο, μπορεί να προκαλέσει την έκρηξη των αντιδρώντων και την απελευθέρωση μεγάλης ενέργειας. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται κατά την καύση ξύλου – αν και το ξύλο μπορεί να απελευθερώσει πολλή ενέργεια όταν καίγεται, απαιτείται πάντα μια αρχική σπίθα ή φλόγα για να ξεκινήσει η διαδικασία.