すべての要素は、オクテット則に従って最外殻が電子で満たされているときに最も安定している。 これは、原子がその配置にあることがエネルギー的に有利であり、それがそれらを安定させるからである。 しかし、すべての元素が最も外側の殻を埋めるのに十分な電子を持っているわけではないので、原子は他の原子と化学結合を形成し、安定した電子配 二つ以上の原子が化学的に結合すると、結果として得られる化学構造は分子である。 よく知られている水分子H2Oは、2つの水素原子と1つの酸素原子で構成されており、これらが結合して水を形成しています(図1に示されています)。 原子は、その外殻を埋めるために電子を供与、受容、または共有することによって分子を形成することができる。P>

図1. 二つ以上の原子が互いに結合して分子を形成してもよい。 二つの水素と酸素が共有結合を介して電子を共有すると、水分子が形成される。化学反応は、二つ以上の原子が分子を形成するために一緒に結合したり、結合した原子が離れて壊れているときに発生します。

化学反応は、分子を形 化学反応の開始時に使用される物質は反応物（通常は化学式の左側にある）と呼ばれ、反応の終了時に発見された物質は生成物（通常は化学式の右側にある）と呼ばれる。 矢印は、通常、化学反応の方向を示すために、反応物と生成物の間に描かれている;この方向は、常に”一方通行の通りではありません。”上に示した水分子の作成のために、化学式は次のようになります:簡単な化学反応の例は、過酸化水素分子の分解であり、それぞれが2つの酸素原子（H2O2）に結合した2つの水素原子からなる。 反応物の過酸化水素は、2つの水素原子（H2O）に結合した1つの酸素原子と、2つの結合した酸素原子（O2）からなる酸素を含む水に分解される。 以下の式では、反応は2つの過酸化水素分子と2つの水分子を含む。 これは平衡化された化学式の例であり、各元素の原子の数は式の各側で同じである。 物質の保存の法則によれば、化学反応の前後の原子の数は、通常の状況下では原子が作られたり破壊されたりしないように等しくなければならない。

2h2O2（過酸化水素）→2h2O（水）+O2（酸素）

この反応の反応物と生成物はすべて分子（各原子は少なくとも一つの他の原子に結合したまま）であるにもかかわらず、この反応では過酸化水素と水だけが化合物として知られている分子のサブクラスを代表している：それらは複数の種類の元素の原子を含む。 一方、分子状酸素は、図2に示すように、二つの二重結合した酸素原子からなり、化合物ではなく元素として分類される。

図2. O2分子中の酸素原子は二重結合によって結合されている。上記のようないくつかの化学反応は、反応物がすべて使い果たされるまで一方向に進行する可能性があります。

これらの反応を記述する方程式には、単方向の矢印が含まれており、不可逆的です。 可逆的な反応は、どちらの方向にも行くことができる反応です。 可逆反応では、反応物は生成物に変換されるが、生成物の濃度が一定の閾値（特定の反応の特徴）を超えると、これらの生成物のいくつかは反応物に変換される。 これは、反応物と生成物との間の一定の相対的なバランスが生じるまで、平衡と呼ばれる状態になります。 可逆反応のこれらの状況は、多くの場合、反応物と生成物の両方を指す二重の矢印を持つ化学式で表されます。例えば、ヒトの血液中では、過剰な水素イオン（H+）は重炭酸イオン（HCO3-）に結合し、炭酸（H2CO3）と平衡状態を形成する。 この系に炭酸が添加された場合、その一部は重炭酸塩および水素イオンに変換されるであろう。

HCO3–+H+≤H2CO3

しかし、生物学的反応では、反応物または生成物、またはその両方の濃度が絶えず変化しているため、平衡はめったに得られず、ある反応の生成物が別の反応物であることが多い。 血液中の過剰な水素イオンの例に戻るには、炭酸の形成が反応の主要な方向になる。 しかし、炭酸はまた、重炭酸イオンに変換されるのではなく、二酸化炭素ガス（呼気を介して）として体を離れることができ、質量作用の法則として知られている化学法則によって反応を右に駆動する。 これらの反応は、私たちの血液の恒常性を維持するために重要です。

HCO3–+H+≤H2CO3≤CO2+H2O

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