Una sustancia sufre un cambio químico cuando su estructura molecular cambia al agregar energía a la sustancia o al mezclar dos sustancias. En cualquier caso, los enlaces químicos dentro de la estructura atómica se rompen y se vuelven a unir para formar otra sustancia. La nueva sustancia suele tener propiedades físicas y químicas diferentes a las de la original.
Hay dos tipos de cambios en la química. Un cambio físico es cuando cambia la forma de la sustancia, como los cambios de fase normal en el agua como resultado de la temperatura. A medida que la temperatura aumenta desde el punto de congelación del agua, cambia de la forma sólida del agua, hielo; a la forma líquida, agua; a la forma gaseosa, vapor.
Un cambio químico ocurre cuando una sustancia se transforma en otra sustancia a nivel atómico, y las reacciones químicas se pueden clasificar en cuatro grupos. Una reacción de síntesis ocurre cuando dos o más materiales simples se combinan para formar un tercer material más complicado. Una reacción de descomposición es la descomposición de una sustancia más compleja en sus partes simples. En las reacciones de reemplazo único, un elemento ha reemplazado a otro elemento en un material más complejo para crear una nueva sustancia. Las reacciones de doble reemplazo son similares a las reacciones de reemplazo simple, solo con dos elementos en un material reemplazando dos elementos en otro compuesto para hacer el material final.
Las leyes de conservación de la masa y la energía establecen que ni la masa ni la energía se crean ni se destruyen, solo cambian a un estado diferente. Por lo tanto, los cambios químicos también se clasifican según lo que le sucede a la energía como resultado de la reacción. Las reacciones endotérmicas absorben energía, generalmente calor o energía eléctrica. Las reacciones exotérmicas producen energía, lo que hace que la sustancia se sienta caliente como resultado de la energía proveniente de los enlaces químicos de las sustancias.
Hay varias formas de saber si se ha producido un cambio químico. Un cambio en el color de una sustancia puede significar que se ha producido un cambio químico. Los colores cambiantes de las hojas en otoño, el marrón rojizo del óxido y el pardeamiento de la pulpa de una manzana son ejemplos de cambios químicos que se manifiestan en los cambios de color de una sustancia.
Un cambio en el olor de una sustancia también puede ser una señal de que se ha producido un cambio químico. El olor sulfúrico de los huevos podridos y el olor de la leche en mal estado son signos de que los huevos y la leche han sufrido reacciones químicas. Si bien el olor es, quizás, más perceptible, también puede haber otros indicios visibles de tal cambio.
A diferencia de los cambios físicos, los cambios químicos son irreversibles. Romper una lata de aluminio con el pie es un cambio físico. En teoría, es posible eliminar las abolladuras y arrugas puestas en el aluminio y devolverlo a su estado original. Quemar una hoja de papel es un cambio químico. Una vez que se quema, no se puede deshacer.