Kemiallinen tasapaino tarkoittaa vakaata suhdetta reagoivien aineiden ja tuotteiden välillä palautuvassa kemiallisessa reaktiossa. Käänteisessä reaktiossa reagenssit eivät muutu kokonaan tuotteiksi; pikemminkin ne lakkaavat reagoimasta hitaasti, kun kemiallinen tasapaino saavutetaan. Reaktion nopeuteen vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien lämpötila, ainefaasi ja katalyytin läsnäolo. Monet reaktiot vaativat alkuenergian syöttämisen reagoidakseen.
Pohjimmiltaan kemiallinen reaktio on kemiallisten sidosten muodostaminen tai katkeaminen. Kemiallinen sidos syntyy, kun atomien tai molekyylien väliset sähkömagneettiset voimat aiheuttavat vetovoiman niiden välillä. Ionisidos on, kun kaksi ionia-vastakkaisesti varautuneet atomit-vetävät toisiaan suoraan puoleensa. Kovalenttinen sidos käsittää elektroniparien jakamisen atomien välillä. Nämä kemialliset sidokset muodostavat uusia aineita, joilla on omat kemialliset ominaisuudet.
Kemiallisen tasapainon käsite liittyy ajatukseen palautuvasta reaktiosta. Itse asiassa kaikki kemialliset reaktiot ovat jossain määrin palautuvia, joten reaktiivisten aineiden ja tuotteiden välillä ei ole olennaista eroa. Joillakin reaktioilla on kuitenkin vähäinen palautuvuusaste-näissä reaktioissa kemiallinen tasapaino tulee tärkeäksi. Kun palautumista korostetaan tieteellisessä merkinnässä, alkuperäinen nuoli reagenssien ja tuotteiden välillä korvataan parilla koukussa olevilla nuolilla. Nämä osoittavat, että reaktio tapahtuu molempiin suuntiin.
Nopeus, jolla kemiallinen tasapaino saavutetaan, voi vaihdella valtavasti. Jotkut reaktiot ovat täydellisiä alle sekunnin kuluttua, kun taas toiset kestävät vuosia. Vaikka ei ole yhtä ainoaa tapaa ennustaa reaktionopeutta, tiedetään, että monilla tekijöillä on tärkeä rooli.
Yksi tällainen tekijä on lämpötila. Korkeammat lämpötilat antavat enemmän energiaa päästä järjestelmään, mikä yleensä johtaa nopeampiin reaktioihin. Aineen vaihe – kiinteä, neste tai kaasu – voi myös vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti aineet saavuttavat kemiallisen tasapainon. Lopuksi katalyytin läsnäolo voi nopeuttaa reaktiota suuresti. Entsyymi on eräänlainen katalyytti, joka on tärkeä elävien aineenvaihdunnan säätelyssä.
Joitakin reaktioita ei tapahdu, vaikka ne eivät olekaan kemiallisessa tasapainossa. Tämä johtuu siitä, että monet reaktiot vaativat aktivointienergiaa. Esimerkiksi nestemäinen vety ja happi voivat jäädä fyysiseen kosketukseen reagoimatta. Pieni määrä energiaa voi kuitenkin aiheuttaa reagoivien aineiden räjähtämisen ja vapauttamaan paljon energiaa. Sama ilmiö näkyy puun polttamisessa – vaikka puu voi vapauttaa paljon energiaa palaessaan, prosessin käynnistämiseksi tarvitaan aina ensimmäinen kipinä tai liekki.