自然界的物质时时刻刻都在发生变化。自人类学会创造和使用工具之后，自然界的变化就更迅速更广泛了。现在我们使用的每样东西，几乎都是从无用或不大有用的原始状态，转变成外观完全不同又颇为有用的的状态。桌子是用木材做的；茶杯是用瓷土烧制的；纸张是用竹、木、麻、草造的……自然界中物质所发生的种种变化，在化学家眼里，可以分成两类。一类是在变化时，物质的组成、性质、特征都改变的，称为化学变化。例如，绿叶变黄；氧和氢化合成水；铁生锈；铜在硝酸中溶解；汽油在汽车发动机内燃烧；由铁矿石炼铁；氨分解为氢和氮等。另一类是在变化中不产生新的物质，仅仅改变它的物理性质的，称为物理变化。例如空气中的水蒸发结成雨、雪、冰雹；海水结晶出食盐；将木材变成家具；铁熔化等。
每个化学变化都产生一种(或一种以上的)新物质，有些是我们需要的，有些是我们不需要的，甚至是有害的。例如，从矿石提炼金属，各种金属可以再加工成金属制品；从原油裂解得到各种烯烃有机物，再通过各种化学反应，可以制成塑料、合成纤维、药物和合成橡胶等成千上万种化学制品，极大地丰富了我们的生活。
但是，每一次化学变化带来的副作用，也是令人担忧的，特别是人们关心的环境污染。譬如，煤的燃烧产生二氧化碳、二氧化硫，汽油的燃烧产生一氧化碳、氮氧化合物，进入大气。还有农药的残留物，肥料流失到江河，家庭垃圾，工业的废弃物等堆积如山。由此可见，人类在应用化学变化为自己造福的同时，隐藏着祸害的根源。不过，化学的研究可以更多更有效地控制化学变化，多产生有利于人类的财富，减少有害的副产物或废物。