Reaktionen, die in einem geschlossenen System – ein System, in dem weder ein Stoff entweichen noch hinzugefügt werden kann - ablaufen, sind oftmals reversibel (können rückgängig gemacht werden).

Beispielsweise läuft die Protolyse von Wasser zu OH^- und H⁺ bei konstanten Bedingungen in beide Richtungen ab. Demzufolge laufen also Hin- und Rückreaktion gleichzeitig ab. Dadurch wird in entionisiertem Wasser neben den Wassermolekülen auch immer ein geringer Anteil an Hydroxidionen (OH^-) und H⁺-Ionen vorliegen.

Was ist ein chemisches Gleichgewicht?

Eine solche Reaktion wie die Protolyse bildet ein chemisches Gleichgewicht aus. Statt dem normalen Reaktionspfeil schreibt man in der Reaktionsgleichung einen Doppelpfeil (↔). Das bedeutet jedoch nicht, dass in einem chemischen Gleichgewicht Produkte und Edukte in der gleichen Konzentration bzw. der gleichen Stoffmenge vorliegen. Vielmehr sind die Reaktionsgeschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion gleich groß. Es wird also pro Zeiteinheit die gleiche Stoffmenge der Edukte zu Produkten sowie der Produkte zu Edukten umgesetzt. Das Gleichgewicht, das vorliegt, wird auch als dynamisches Gleichgewicht bezeichnet, weil Hin- und Rückreaktion weiterhin ablaufen.

Das Prinzip kann anhand einer kleine Geschichte von Äpfeln verdeutlicht werden:

Man stelle sich als Modell zwei Gärten vor. In dem einen steht ein Apfelbaum und es liegen viele Äpfel auf dem Boden. Ein sportlicher junger Mann möchte diese loswerden und wirft sie kurzerhand auf das Nachbargrundstück, das einem älteren Mann gehört. Da der junge Mann sehr fit ist, kann er schnell laufen und werfen, so dass es ihm gelingt recht schnell einen Großteil der Äpfel auf das andere Grundstück zu werfen.

Nach kurzer Zeit kommt der alte Mann und erwidert den „Krieg“ , indem er die Äpfel zurückwirft. Er ist allerdings auf Grund seines Alters viel langsamer, so dass immer mehr Äpfel auf seiner Seite liegen bleiben.

Irgendwann ist der Punkt erreicht, an dem nur noch wenige Äpfel bei dem Sportler liegen und dieser immer größere Wege laufen muss, um die Äpfel aufzuheben und zurückzuwerfen. Der alte Mann dagegen muss sich nicht viel bewegen, da bei ihm nun sehr viele Äpfel liegen und er sie daher nun schneller aufheben kann. Schließlich werfen der Sportler und der alte Mann die Äpfel gleich schnell. Ab diesem Zeitpunkt werden zwar auf dem Grundstück des Alten wesentlich mehr Äpfel liegen als auf dem Grundstück des Sportlers, diese Anzahl wird sich jedoch nicht mehr verändern. Das Gleichgewicht hat sich eingestellt und bleibt konstant.