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Em reacções em condições normais de laboratório, a matéria não é criada nem destruída, e os elementos não são transformados em outros elementos. Portanto, equações representando reações devem ser equilibradas; ou seja, o mesmo número de átomos de cada tipo deve aparecer em lados opostos da equação. A equação equilibrada para a reação ferro-enxofre mostra que um átomo de ferro pode reagir com um átomo de enxofre para dar uma unidade de fórmula de sulfeto de ferro.
Os químicos normalmente trabalham com quantidades pesadas de elementos e compostos. Por exemplo, na equação ferro-enxofre o símbolo Fe representa 55,845 gramas de ferro, S representa 32,066 gramas de enxofre, e FeS representa 87,911 gramas de sulfeto de ferro. Como a matéria não é criada ou destruída em uma reação química, a massa total dos reagentes é a mesma que a massa total dos produtos. Se alguma outra quantidade de ferro é usada, digamos, um décimo a mais (5.585 gramas), apenas um décimo a mais de enxofre pode ser consumido (3.207 gramas), e apenas um décimo a mais de sulfato de ferro é produzido (8.791 gramas). Se 32.066 gramas de enxofre estivessem inicialmente presentes com 5.585 gramas de ferro, então 28.859 gramas de enxofre sobrariam quando a reação fosse completa.
A reação de metano (CH4, um componente importante do gás natural) com oxigênio molecular (O2) para produzir dióxido de carbono (CO2) e água pode ser descrita pela equação química CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) Aqui aparece outra característica das equações químicas. O número 2 que precede O2 e H2O é um fator estequiométrico. (O número 1 que precede CH4 e CO2 está implícito.) Isto indica que uma molécula de metano reage com duas moléculas de oxigênio para produzir uma molécula de dióxido de carbono e duas moléculas de água. A equação é equilibrada porque o mesmo número de átomos de cada elemento aparece em ambos os lados da equação (aqui um carbono, quatro hidrogênio e quatro átomos de oxigênio). Analogamente com o exemplo do enxofre de ferro, podemos dizer que 16 gramas de metano e 64 gramas de oxigênio produzirão 44 gramas de dióxido de carbono e 36 gramas de água. Ou seja, 80 gramas de reagentes levarão a 80 gramas de produtos.
A proporção de reagentes e produtos em uma reação química é chamada de estequiometria química. A estequiometria depende do fato de que a matéria é conservada em processos químicos, e os cálculos que dão relações de massa são baseados no conceito da toupeira. Uma toupeira de qualquer elemento ou composto contém o mesmo número de átomos ou moléculas, respectivamente, que uma toupeira de qualquer outro elemento ou composto. Por acordo internacional, uma molécula do isótopo de carbono mais comum (carbono-12) tem uma massa de exatamente 12 gramas (isto é chamado de massa molar) e representa 6,022140857 × 1023 átomos (número de Avogadro). Uma molécula de ferro contém 55,847 gramas; uma molécula de metano contém 16,043 gramas; uma molécula de oxigênio molecular é equivalente a 31,999 gramas; e uma molécula de água é 18,015 gramas. Cada uma destas massas representa 6,022140857 × 1023 moléculas.