Zat kimia
Interkonversi keduanya memerlukan katalisis enzimatik maupun asam basa. Namun, ada juga tautomer, dimana isomerasi berlangsung spontan, sehingga zat murni tidak dapat diisolasi menjadi tautomernya. Contoh umum adalah glukosa, yang mempunyai bentuk rantai terbuka maupun siklik. Tidak dapat dibuat glukosa rantai terbuka murni karena glukosa spontan membentuk siklis menjadi
bentuk hemiasetalnya. Material juga dapat bersatu membentuk polimer. Ini dapat berupa anorganik atau organik dan kadang-kadang merupakan kombinasi anorganik dan organik.
Seluruh materi mengandung berbagai unsur dan senyawa kimia, tetapi mereka biasanya bercampur sempurna. Campuran mengandung lebih dari satu zat kimia, dan mereka tidak mempunyai komposisi yang pasti. Pada prinsipnya, mereka dapat dipisahkan menjadi komponen zatnya dengan murni proses mekanis.Mentega, tanah, dan kayu adalah contoh umum campuran.
Logam besi abu-abu dan belerang kuning keduanya adalah unsur kimia, dan mereka dapat bercampur menjadi satu dalam rasio berapapun membentuk campuran kuning-abu-abu. Tidak ada proses kimia yang terjadi, dan bahan dapat diidentifikasi sebagai suatu campuran berdasarkan fakta bahwa belerang dan besi dapat dipisahkan melalui proses mekanis, seperti menggunakan magnet untuk menarik besi dari belerang.
Sebaliknya, jika besi dan belerang dipanaskan bersama-sama dalam perbandingan tertentu (1 atom besi untuk masing-masing atom belerang, atau berdasarkan berat, 56 gram (1 mol) besi dengan 32 gram (1 mol) belerang), terjadi reaksi kimia dan terbentuk zat baru, suatu senyawa yang dinamakan besi (II) sulfida, dengan rumus kimia FeS. Senyawa yang dihasilkan
memiliki semua sifat zat kimia dan bukan suatu campuran. Besi (II) sulfida memiliki sifat yang berbeda seperti titik lebur dan kelarutan, dan kedua unsur pembentuknya tidak dapat dipisahkan menggunakan proses mekanis normal; magnet tidak dapat digunakan untuk memperoleh kembali besi, karena tidak ada logam besi di dalam senyawa tersebut.
Sementara istilah "zat kimia" adalah istilah teknis yang tepat sebagai sinonim dari "bahan kimia" untuk kimiawan profesional, makna kata "bahan kimia" bervariasi untuk non-kimiawan. Untuk industri, pemerintah dan masyarakat secara umum di beberapa negara, istilah "bahan kimia" mencakup kelompok yang lebih luas dari zat yang mengandung banyak campuran zat
kimia, sering kali ditemukan aplikasi dalam banyak hal. Di negara-negara yang mempersyaratkan daftar kandungan dalam produknya, "bahan kimia" yang tercantum akan disamakan dengan "zat kimia".
Di kalangan industri kimia, "bahan kimia" buata adalah zat kimia, yang dapat diklasifikasikan berdasarkan volume produksinya menjadi bahan kimia curah, bahan kimia murni ("fine chemicals") dan bahan kimia untuk penelitian saja:
Penyebab perbedaan volume produksi adalah kompleksitas struktur molekul bahan kimia yang akan dibuat. Bahan kimia curah biasanya tidak kompleks. Sementara bahan kimia murni mungkin lebih kompleks, banyak dari mereka cukup sederhana dijual sebagai "blok pembangun" untuk sekali pemakaian dalam sintesis molekul yang lebih kompleks. "Produksi" bahan kimia tidak
hanya mencakup sintesisnya tetapi juga melibatkan pemurniannya untuk menghilangkan produk sampingan dan ketakmurnian yang terlibat dalam sintesis. Tahap terakhir dalam produksi adalah analisis "batch lot" bahan kimia untuk mengidentifikasi dan mengkuantifikasi persentase ketakmurnian sebagai informasi kepada pembeli bahan kimia. Kemurnian dan analisis yang diperlukan
bergantung pada aplikasinya, tetapi toleransi terhadap ketakmurnian yang lebih tinggi biasanya diharapkan pada produk bahan kimia curah. Oleh karena itu, pengguna bahan kimia di AS dapat memilih antara curah atau "berderajatkemurnian teknis" (""technical grade"") dengan jumlah ketakmurnian yang lebih tinggi; atau yang "berderajatkemurnian farmasi" (diberi label "USP", "United States
Pharmacopeia"). "Bahan kimia" dari sisi komersial dan legal dapat juga meliputi campuran dengan komposisi yang sangat beragam, karena bahan kimia ini dibuat sesuai spesifikasi teknis tertentu dan bukan berdasarkan zat kimia tertentu. Misalnya, bensin bukanlah senyawa kimia tunggal dan bukan pula suatu campuran tertentu: bensin yang berbeda dapat memiliki komposisi
kimia yang sangat berbeda, karena definisi utama "bensin" dilihat dari sumber, sifat dan bilangan oktan.
Setiap zat kimia memiliki satu atau lebih nama sistematis, yang biasanya dinamai sesuai dengan peraturan IUPAC untuk penamaan. Sistem alternatif digunakan oleh "Chemical Abstracts Service" (CAS).
Banyak senyawa juga dikenal dengan nama mereka yang lebih umum dan sederhana, yang banyak didahului dengan nama yang sistematis. Misalnya, glukosa gula yang sudah lama dikenal sekarang diberi nama sistematis 6-(hidroksimetil) oksana-2.3,4.5-tetrol. Produk alami dan obat farmasi juga diberi nama yang lebih sederhana, misalnya penghilang rasa sakit ringan adalah nama yang lebih umum untuk senyawa kimia asam (S)-6-metoksi--metil-2-naftalenasetat.
Kimiawan sering merujuk senyawa kimia menggunakan rumus kimia atau struktur molekul senyawa. Telah ada pertumbuhan fenomenal dalam jumlah senyawa kimia yang disintesis (atau diisolasi), dan kemudian dilaporkan dalam oleh kimiawan profesional di seluruh dunia. Sejumlah besar senyawa kimia dimungkinkan melalui kombinasi kimia dari unsur kimia yang
diketahui. Hingga Juni 2015, sekitar seratus juta senyawa kimia yang diketahui. Nama dari banyak senyawa ini seringkali bukan nama trivial dan karenanya tidak mudah diingat atau dikutip secara akurat. Selain itu, sulit juga untuk melacaknya dalam literatur. Beberapa organisasi internasional seperti IUPAC dan CAS telah memulai langkah-langkah untuk mempermudahnya. CAS menyediakan
layanan abstraksi literatur kimia, dan menyediakan pengenal numerik, yang dikenal sebagai nomor registri CAS untuk setiap zat kimia yang telah dilaporkan dalam literatur kimia (seperti jurnal kimia dan paten). Informasi ini disusun sebagai database dan dikenal sebagai indeks zat kimia ("Chemical Substances Index"). Sistem komputer lainnya yang telah dikembangkan untuk informasi zat, adalah: "Simplified Molecular Input Line Entry Specification" (SMILES) dan "International Chemical Identifier" (InChI).
Seringkali zat murni perlu diisolasi dari campuran, misalnya dari sumber alami (dimana sampel sering mengandung banyak zat kimia) atau setelah reaksi kimia (yang sering memberikan campuran zat kimia).