La Química és la ciència que estudia la composició, estructura (tipus, enllaços i disposició espacial dels àtoms) i propietats de la matèria, així com les transformacions que aquesta experimenta mitjançant reaccions químiques.

La química és una ciència empírica, ja que estudia la matèria per mitjà del mètode científic, és a dir, utilitzant l’observació, la quantificació i, sobretot, l’experimentació. En el seu sentit més ampli, la química estudia les diverses substàncies que existeixen en el nostre planeta (univers observable) així com les reaccions que les transformen en altres substàncies. D’altra banda la química estudia l’estructura de les substàncies al seu nivell molecular. I finalment, però no menys important, les seves propietats.

Els processos naturals estudiats per la química involucren partícules fonamentals (electrons, protons i neutrons), partícules compostes (nuclis atòmics, àtoms i molècules) o estructures microscòpiques com cristalls i superfícies. Si hi ha una partícula important i representativa en la química, és l’electró. Un dels majors èxits de la química és haver arribat a entendre que les reaccions químiques estan relacionades amb l’estructura interna i la disposició dels electrons en els àtoms, molècules o sòlids.

La química tradicional va començar amb l’estudi de les partícules elementals: àtoms, molècules, substàncies, metalls, vidres i altres agregats de la matèria. Les interaccions, reaccions i transformacions que s’estudien en química són generalment el resultat de les interaccions entre àtoms, donant lloc a reordenaments dels enllaços químics que mantenen units uns àtoms als altres.

Una reacció química és la transformació d’algunes substàncies en una o més substàncies diferents. La base d’aquesta transformació química és la reordenació dels electrons en els enllaços químics entre els àtoms. Es pot representar simbòlicament com una equació química, que en general implica àtoms com la partícula central. El nombre d’àtoms a l’esquerra i la dreta en l’equació per a una transformació química ha de ser igual (quan no és igual, la transformació, per definició, no és química, és una reacció nuclear o una desintegració radioactiva). El tipus de reaccions químiques que una substància pot experimentar i els canvis d’energia que poden acompanyar-la, són determinats per certes regles bàsiques, conegudes com a lleis químiques.

Des del punt de vista microscòpic, les partícules involucrades en una reacció química poden considerar-se un sistema tancat que intercanvia energia amb el seu entorn. En processos exotèrmics, el sistema allibera energia al seu entorn, mentre que un procés endotèrmic solament pot ocórrer quan l’entorn aporta energia al sistema que reacciona. En la major part de les reaccions químiques hi ha flux d’energia entre el sistema i el seu camp d’influència, per la qual cosa pot estendre la definició de reacció química i involucrar l’energia cinètica (calor) com un reactiu o producte.

Encara que hi ha una gran varietat de branques de la química, les principals divisions són:

Química inorgànica. Estudia la formació, composició, estructura i reaccions químiques dels elements i compostos inorgànics (formats per àtoms que no siguin de carboni, amb algunes excepcions).

Química orgànica o química del carboni, és la branca de la química que estudia les molècules que es basen en cadenes de carboni que contenen àtoms de carboni i altres àtoms (heteroàtoms), també coneguts com a compostos orgànics.

Bioquímica. Estudia les reaccions químiques en els éssers vius.

Química física (o Fisicoquímica). Estudia els fonaments i bases físiques dels sistemes i processos químics. En particular, els aspectes energètics i dinàmics de tals sistemes i processos.

Química analítica. Estudia els mètodes de detecció (identificació) i quantificació (determinació) d’una substància en una mostra. Es subdivideix en quantitativa i qualitativa.