Eine chemische Gleichung ist eine Darstellung molekularer Wechselwirkungen in ihren relativen Mengen. Bei einer chemischen Reaktion ändert sich die Anordnung der Atome untereinander. Die inneren Strukturen der Atome werden nicht beeinflusst, aber bei einer chemischen Reaktion wird Energie, meist in Form von Wärme, entweder freigesetzt oder absorbiert. Die chemische Zusammensetzung der Reaktanten oder Vorreaktionsbestandteile wird auf die linke Seite einer chemischen Gleichung geschrieben. Die Produkte oder resultierenden Verbindungen werden auf der rechten Seite geschrieben.
Die chemische Zusammensetzung einer Verbindung wird durch eine chemische Formel dargestellt. Eine chemische Formel gibt an, wie viele Atome jedes Elements in einem Molekül oder stabilen Ansammlungen von Atomen vorhanden sind. Zum Beispiel hat ein Wassermolekül die chemische Formel H2O, weil es zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom enthält. Die chemischen Formeln mehrerer Moleküle in einer Gleichung werden durch Pluszeichen getrennt.
Obwohl eine große Menge an Materie reagiert, betrifft eine chemische Gleichung nur die Verhältnisse der beteiligten Moleküle. Die Reaktionspartner und Produkte einer chemischen Reaktion können nur in bestimmten Anteilen reagieren. Dies liegt daran, dass Atome weder erzeugt noch zerstört werden; welche Atome auch immer vor der Reaktion vorhanden sind, müssen danach bleiben. Aus diesem Grund ist es notwendig, chemische Gleichungen auszugleichen. Eine chemische Gleichung zeigt eine ausgewogene Reaktion in ihrer kleinstmöglichen Menge.
Es kann erforderlich sein, auf der linken Seite chemischer Formeln Koeffizienten hinzuzufügen, um eine ausgewogene Gleichung zu erhalten. Bei vielen Reaktionen ist mehr als ein Molekül eines bestimmten Moleküls vorhanden – selbst im fundamentalen oder kleinstmöglichen Fall. Wenn zwei Atome eines Elements vorhanden sind, sich aber nicht im selben Molekül befinden, wird ein Koeffizient von 2 anstelle eines Index verwendet. 2 H2O sind beispielsweise zwei Wassermoleküle oder 4 Wasserstoffatome und 2 Sauerstoffatome.
Das Gebiet der Untersuchung messbarer Beziehungen zwischen chemischen Reaktanten und Produkten wird als Stöchiometrie bezeichnet. Es ist nützlich, um die Produktmenge zu berechnen, die mit einer gegebenen Menge an Reaktant erzeugt werden kann. Bei chemischen Reaktionen in der Praxis ist es im Allgemeinen unmöglich, 100 % der Reaktanten in Produkte umzuwandeln. Dies liegt daran, dass Materie im Raum getrennt ist und Reaktanten mit anderen in Kontakt stehen müssen, um zu reagieren.
Zusätzliche Notationen in einer chemischen Gleichung können weitere Informationen über die Reaktion liefern. Wenn beispielsweise Atome oder Moleküle elektrisch geladen sind, wird diese Zahl hochgestellt mit einem Plus- oder Minuszeichen für eine positive oder negative Ladung geschrieben. Andere Gleichungselemente umfassen Buchstaben in Klammern, die verwendet werden, um anzuzeigen, ob eine Verbindung fest, flüssig oder gasförmig ist. Zwischen den Reaktanten und Produkten können auch Symbole platziert werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit anzugeben und ob Energie freigesetzt oder absorbiert wird.