平衡常数是表征化学反应达到化学平衡时体系组成的量。它等于按规定形式计算的生成物与反应物之比，其中各组分的量均取由反应方程式确定的幂次。严格的热力学形式使用活度，而非未经修正的浓度或压强。其数值取决于反应方程式的写法、温度以及所采用的标准态约定；它描述的是平衡组成，而不是反应速率。(goldbook.iupac.org)
定义与反应表达式
对于配平的化学方程式
[ \alpha A+\beta B\rightleftharpoons\gamma C+\delta D, ]
无量纲的标准平衡常数为
[ K^\circ= \left. \frac{a_C^\gamma a_D^\delta} {a_A^\alpha a_B^\beta} \right|_{\mathrm{equilibrium}}, ]
其中，(a_i) 表示组分 (i) 的热力学活度。更一般地，
[ K^\circ=\prod_i a_i^{\nu_i}, ]
其中，化学计量学中的化学计量数 (\nu_i) 对生成物取正值，对反应物取负值。活度表示物质相对于指定标准态的化学行为，因此 (K^\circ) 是无量纲量。直接以有量纲的浓度或压强定义的平衡常数是不同的量，可能带有单位。(goldbook.iupac.org)
对于采用浓度标度约定的稀溶液，
[ a_i=\gamma_i\frac{c_i}{c^\circ}, ]
其中，(c_i) 为物质的量浓度，(c^\circ) 为参考浓度，(\gamma_i) 为活度系数。对于采用通常的理想气体标准态约定的气体，(a_i=f_i/p^\circ)，其中逸度 (f_i) 在低压极限下趋近于分压。这些修正反映了真实混合物与理想化混合物之间的差异。(goldbook.iupac.org)
浓度形式与压强形式
基础教材通常采用
[ K_c=\frac{[C]^\gamma[D]^\delta} {[A]^\alpha[B]^\beta}, ]
或者，对于气态组分，采用
[ K_p=\frac{p_C^\gamma p_D^\delta} {p_A^\alpha p_B^\beta}. ]
方括号表示平衡浓度，(p_i) 则表示各组分的分压强。对于理想气体混合物，未经归一化的有量纲形式满足
[ K_p=K_c(RT)^{\Delta n_g}, ]
其中，(R) 为气体常数，(\Delta n_g) 为气态生成物的系数之和减去气态反应物的系数之和。因此，报告平衡常数的数值时，必须同时说明单位和归一化约定。(openstax.org)
例如，由氮气和氢气合成氨的反应为
[ \mathrm{N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons2NH_3(g)}, ]
采用有量纲的压强约定时，其平衡常数为 (K_p=p_{\mathrm{NH_3}}^2/(p_{\mathrm{N_2}}p_{\mathrm{H_2}}^3))。这一平衡是哈伯法的基础。(openstax.org)
在基础教材通常采用的近似中，纯固体和纯液体的活度取为 1，因此它们对应的因子不出现在平衡表达式中。这并不意味着这些相不参与化学反应：它们是否存在，决定了能够建立哪一种多相平衡。只要某一纯固相仍然存在，改变其量就不会改变其活度。(openstax.org)
反应方向与热力学意义
反应商 (Q) 与平衡表达式具有相同的数学形式，但采用混合物的当前组成计算。在平衡时，(Q=K^\circ)。在恒温恒压条件下，反应的吉布斯自由能变满足
[ \Delta_rG=\Delta_rG^\circ+RT\ln Q. ]
因此，
[ \Delta_rG^\circ=-RT\ln K^\circ, \qquad \Delta_rG=RT\ln(Q/K^\circ). ]
这些关系将平衡组成与热力学联系起来。若 (Q<K^\circ)，则正向反应在热力学上有利；若 (Q>K^\circ)，则逆向反应在热力学上有利。在平衡时，(\Delta_rG=0)，但 (\Delta_rG^\circ) 不一定为零。(goldbook.iupac.org)
较大的 (K^\circ) 表明平衡活度比偏向生成物，较小的值则表明其偏向反应物。仅凭平衡常数的大小，无法确定所有组分的平衡浓度：组成还取决于初始物质的量、体积及其他约束条件。由于表达式中包含由化学计量数决定的幂次，平衡常数接近 1 并不意味着各组分浓度相等。(openstax.org)
温度、扰动与动力学
在标准态约定不变的情况下，温度变化通常会使 (K^\circ) 改变。升高温度有利于反应向吸热方向进行：若正向反应为吸热反应，平衡常数会增大；若正向反应为放热反应，平衡常数则会减小。这一行为与反应的焓变有关。(openstax.org)
在温度不变时，改变浓度或压缩理想气体混合物可以改变 (Q)，使平衡组成发生变化，但不会改变平衡常数。这类响应通常用勒沙特列原理描述。在非理想体系中，即使内在的热力学平衡常数保持不变，以浓度表示的表观平衡常数也可能随活度系数的变化而改变。(openstax.org)
催化能加快体系达到平衡的过程，但不会改变平衡位置或平衡常数。化学动力学决定达到平衡所需的时间尺度；在热力学上有利的反应，仍可能进行得很慢。对于遵循相互一致的质量作用速率定律的可逆基元反应，浓度平衡常数等于正向与逆向反应速率常数之比。这一关系不能不加区分地用于由多个步骤组成的总反应。(openstax.org)
反应变换与应用
将反应方向反转，其平衡常数变为 (1/K)。将所有系数乘以因子 (m)，所得平衡常数为 (K^m)。将反应方程式相加，所得总反应的平衡常数等于各反应平衡常数的乘积，前提是温度与所用约定一致。因此，给出的平衡常数只有与相应的反应方程式一并说明时才有意义。(openstax.org)
专门的平衡常数包括用于酸碱反应的酸解离常数、用于难溶固体溶解过程的溶度积，以及用于可逆结合过程的缔合常数。同一理论框架还将平衡常数与电化学中的标准电池电势联系起来。(openstax.org)
在实验中，通过测量平衡组成，并将所得浓度、压强或活度代入适当的表达式，即可求得平衡常数。反过来，也可以将已知平衡常数与物料衡算关系结合，用于计算平衡组成。此类计算要求单位一致，并明确说明所采用的任何理想混合物近似。(openstax.org)