Jotkut kemialliset toimet etenevät peruuttamattomasti yhteen suuntaan. Yksi esimerkki tästä on vety (H) -kaasun polttaminen hapessa (O) veden tuottamiseksi, kuten kaavassa 2 H2 + O2 => 2 H2O esitetään. Päinvastainen reaktio, 2 H2O => 2 H2 + O2, ei tapahdu näissä olosuhteissa, vaikka kuinka kauan aikaa kuluu. On olemassa palautuvia reaktioita, kuten kemisti Claude-Louis Berthollet havaitsi vuonna 1803. Käänteiset reaktiot etenevät yhteen suuntaan, kunnes käänteisistä reaktioista tulee suosituimpia, mikä johtaa tasapainoon ja mahdollistaa tasapainovakioiden laskemisen.
Tällaiset tasapainovakiot on johdettu matemaattisista suhteista, jotka paljastettiin ajoissa monien tutkijoiden ponnisteluilla. Nämä suhteet hyödyntävät reaktiojärjestelmän liuenneiden lajien pitoisuussuhteita. Yksi yksinkertainen esimerkki on etikkahapon ionisaatio. Toinen on kaasun dityppitetroksidin palautuva hajoaminen. Näissä, kuten kaikissa esimerkeissä, tasapainovakiot ovat riippuvaisia järjestelmäolosuhteista, kuten lämpötilasta.
Etikkahappo hajoaa positiiviseksi vetyioniksi plus negatiiviseksi asetaatti -ioniksi. Reaktion tekee palautuvaksi se, että nämä ionit voivat yhdistyä happomolekyyleiksi. Muut etikkahappomolekyylit dissosioituvat korvaamaan uudelleen yhdistyneet. Tuloksena on tasapaino, joka johtaa matemaattiseen lausekkeeseen. Ioni- ja happopitoisuudet liittyvät tasapainovakioon lausekkeella K = [H+] [Ac-]/[HAc]. Loogisesti käänteisreaktion tasapainovakio on tämän K: n käänteisarvo, koska happopitoisuudesta tulee osoittaja ja ionipitoisuuksista nimittäjä.
Typpitetroksidille, joka sisältää typpeä (N) ja happea, kemiallinen reaktio kirjoitetaan N2O4 ⇆ 2 NO2. Kaikki näiden kahden lajin osuuden muutokset suljetussa järjestelmässä riippuvat järjestelmän paineen muutoksesta; kullekin hajoavalle tetroksidimolekyylille muodostuu kaksi typpidioksidimolekyyliä, jotka lisäävät painetta. Tämä vaatii energiaa ja tietyn pisteen jälkeen epäedullisesti jakaa. Yhtälö lukee K = [NO2] [NO2]/[N2O4]. Etikkahapon osalta käänteisreaktion tasapainovakio, kuten kaikkien tasapainovakioiden osalta kaikissa käänteisreaktioissa, on tämän K: n käänteisarvo.
Peruuttamattomat reaktiot noudattavat samoja matemaattisia suhteita kuin palautuvat reaktiot. Tällaisissa tapauksissa nimittäjästä tulee kuitenkin joko 0 tai ääretön, jos tarkastellaan eteenpäin tai käänteistä reaktiota. Tämä viittaa tasapainovakioon, jonka arvo on vastakkainen, ääretön tai 0. Tällainen tieto on hyödytöntä. Mielenkiintoista on myös mahdollisuus ajaa reaktio loppuun, jolloin se on peruuttamaton poistamalla yksi tuotteista järjestelmästä, esimerkiksi puoliläpäisevän kalvon läpi, joka säilyttää reagenssit.