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Una sostanza pura, indicata anche come sostanza chimica o semplicemente sostanza, è un sistema omogeneo di composizione definita e costante, caratterizzato da proprietà chimico-fisiche specifiche.

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.

Normalmente in natura è assai improbabile che la materia si trovi sotto forma di sostanza pura, ma il più delle volte si presenta sotto forma di miscela: I componenti di una miscela possono essere solidi, liquidi o gassosi; un esempio di miscela di sostanze gassose, liquide e solide è l'aria: i gas omogeneamente miscelati sono principalmente l'azoto (78%), l'ossigeno (21%), l'argon (1%) e l'anidride carbonica (0,04%), più una percentuale variabile di acqua sotto forma di vapore; le particelle di polvere costituiscono la parte solida e le goccioline d'acqua costituiscono la parte liquida.

Un'equazione chimica descrive una reazione ponendo in genere i reagenti con la loro formula molecolare a sinistra e i prodotti a destra, secondo lo schema: aA(sf) + bB(sf) → cC(sf) + dD(sf)dove: a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici di ciascuna specie chimica, ossia indicano il numero di molecole (o moli) di ciascuna specie che partecipa alla reazione; A, B, C e D sono le specie coinvolte, scritte con la loro formula molecolare; sf indica lo stato di aggregazione in cui si trova la specie chimica, che può essere: solido (s), gassoso (g), liquido (l), disciolto in una generica soluzione (sol), in soluzione acquosa (aq) o adsorbito su una superficie solida (ads).In alcuni casi il verso della freccia va da destra verso sinistra, per cui i reagenti stanno a destra e i prodotti a sinistra; si parla in questo caso di "reazione inversa", mentre nel caso in cui il verso della freccia sia da sinistra verso destra si parla di "reazione diretta". Nel caso in cui la freccia sia in entrambe le direzioni, si tratta di una reazione reversibile, cioè che si può ottenere un prodotto che con il processo inverso ridà i reagenti iniziali.

La chimica (da kemà, il libro dei segreti dell'arte egizia, da cui l'arabo "al-kimiaa" "الكيمياء") è la scienza che studia la composizione della materia ed il suo comportamento in base a tale composizione, definita anche come "la scienza centrale" (in inglese "central science") perché connette le altre scienze naturali, come l'astronomia, la fisica, le scienze dei materiali, la biologia e la geologia.