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Una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui una o più specie chimiche (dette "reagenti") modificano la loro struttura e composizione originaria per generare altre specie chimiche (dette "prodotti"). Ciò avviene attraverso la formazione o la rottura dei cosiddetti "legami chimici intramolecolari", cioè attraverso un riassestamento delle forze di natura elettrostatica che intervengono tra i singoli atomi di cui sono costituite le entità molecolari che sono coinvolte nella reazione. Tali forze elettrostatiche sono a loro volta riconducibili all'effetto degli elettroni più esterni di ciascun atomo. Una reazione non può avere luogo, o viene rallentata fino a fermarsi o addirittura a regredire se non è soddisfatta una serie di condizioni, come ad esempio presenza dei reagenti in misura adeguata e condizioni di temperatura, pressione e luce adatte alla specifica reazione.

La chimica verde (o sostenibile) in ecologia è una concezione della chimica che si propone di indirizzare su percorsi di sostenibilità l'approccio all'industria chimica, prevenendo eventuali problemi. Lo sviluppo sostenibile, chiave di volta del progresso tecnologico nel nuovo secolo, impone infatti alle scienze chimiche di giocare un ruolo primario nella riconversione di vecchie tecnologie in nuovi processi puliti e nella progettazione di nuovi prodotti e nuovi processi eco-compatibili. La consapevolezza del fatto che l'inquinamento non conosce confini nazionali, particolarmente quello dell'aria e dell'acqua, richiede sempre più l'adozione di politiche di controllo internazionalmente accettate. Le grandi agenzie ambientali governative, la grande industria ed il mondo della chimica in generale, stanno elaborando ed assumendo un codice di comportamento che individua strategie precise per prevenire l'inquinamento. Inoltre, dato che le scorte di combustibili fossili non sono eterne, un altro aspetto della Chimica verde è quello di cercare di ridurre il più possibile i consumi, gli sprechi energetici nell'eseguire i processi industriali, e di utilizzare fonti energetiche rinnovabili per il funzionamento degli impianti industriali. La moderna chimica di sintesi dipende ancora per gran parte dalla petrolchimica, che utilizza come materie prime i prodotti derivanti dal petrolio, in via di esaurimento; ne deriva un'attenzione particolare da parte delle nuove ricerche chimiche nel cercare di produrre materie plastiche e prodotti chimici ricavati da fonti biologiche e rinnovabili.

In chimica, si definisce soluzione una miscela omogenea in cui una o più sostanze sono contenute in una fase liquida o solida o gassosa; contiene particelle diverse mescolate e distribuite in modo uniforme nello spazio disponibile in modo che ogni volume di soluzione abbia la medesima composizione degli altri.Una soluzione si differenzia da una generica dispersione perché il soluto è disperso nel solvente a livello di singole molecole o ioni, ciascuno di essi circondato da molecole di solvente (si parla più precisamente di solvatazione). Quando, in una soluzione, un soluto è presente con atomi, ioni o molecole di dimensioni particolarmente contenute (inferiori a 1 nm), invisibili anche con l'ausilio del microscopio, si parla di soluzione vera. Altrimenti, quando le dimensioni delle particelle del soluto risultano comprese tra 1 e 1000 nm, si parla di soluzione falsa, o dispersione colloidale. Nell'ambito delle soluzioni, si usa chiamare soluto (o fase dispersa) la sostanza (o le sostanze) in quantità minore e solvente (o fase disperdente o fase continua) la sostanza in quantità maggiore. Tuttavia in alcuni casi le sostanze sono miscibili, ovvero sono solubili l'una nell'altra in qualsiasi rapporto. In questi casi può essere privo di senso considerare una sostanza come il soluto e l'altra come il solvente. Quando le sostanze sono in differenti stati di aggregazione (nelle condizioni ambientali date) si definisce solvente la sostanza che conserva il suo stato di aggregazione.

Una formula chimica una rappresentazione sintetica che descrive quali e quanti atomi vanno a comporre una molecola (o una unit minima) di una sostanza (formula bruta), nonch la loro disposizione nello spazio (formula di struttura).

La chimica organica si occupa delle caratteristiche chimiche e fisiche delle molecole organiche. Si definiscono convenzionalmente composti organici i composti del carbonio con eccezione degli ossidi, monossido e diossido, e dei sali di quest'ultimo: anione idrogenocarbonato ed anione carbonato rispettivamente, derivati solo formalmente dall'acido carbonico (in realt inesistente in soluzione acquosa), oltre ad altre piccole eccezioni.

La scienza dei materiali è una disciplina basata sulla chimica, sulla fisica e in parte sull'ingegneria, che tratta la progettazione, la produzione e l'uso di tutte le classi esistenti di materiali (tra cui i metalli, le ceramiche, i semiconduttori, i polimeri e i biomateriali) e l'interazione dei materiali con l'ambiente, la salute, l'economia e l'industria. Viene anche posta attenzione sull'utilizzo di metodiche analitiche, distruttive o non distruttive, di natura meccanica, chimica o fisica necessarie per lo studio delle proprietà dei materiali e per la determinazione della conformità relativa agli standard d'uso specifici.

L'industria chimica è il settore industriale che si basa sulla trasformazione di materie prime (tra cui petrolio, gas naturale, aria, acqua, metalli e minerali) per l'ottenimento di prodotti aventi proprietà-chimico fisiche differenti rispetto alle materie prime di partenza (tra cui: cosmetici, farmaci, vernici, materiali sintetici, carburanti, additivi, coloranti alimentari, ecc.).

La guerra chimica è un tipo di guerra non convenzionale dove s'impiega una tipologia di armi di distruzione di massa sia a scopo tattico (limitatamente al campo di battaglia), che strategico (esteso anche alle retrovie ed ai centri di rifornimento del nemico). Si distingue dalla guerra biologica, che utilizza prevalentemente veleni di origine biologica.

La concentrazione di un componente in una miscela è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità del componente rispetto alla quantità totale di tutti i componenti della miscela (compreso il suddetto componente), o, in alcuni modi di esprimerla, del componente più abbondante. Nel caso specifico di una soluzione (che è un tipo particolare di miscela), la concentrazione di un determinato soluto nella soluzione esprime il rapporto tra la quantità del soluto rispetto alla quantità totale di soluzione, o, in alcuni modi di esprimerla, del solo solvente (ad esempio molalità). Quando la sostanza in esame ha una concentrazione molto elevata nella miscela, si parla in genere di purezza; se non è diversamente specificato, la purezza viene intesa come la percentuale in peso della sostanza in esame rispetto al peso totale della miscela. Ad esempio se un campione di 100 grammi di argento presenta una purezza del 99,9% vuol dire che tale campione contiene 99,9 grammi di argento e 0,1 grammi di altre sostanze (dette impurezze).