Llamamos sustancia a cada una de las diversas clases de materia. Cada clase de materia puede clasificarse como una sustancia pura o como una mezcla.
Una mezcla es una combinación de sustancias sin unión química entre ellas y de composición variable. Se denomina mezcla heterogénea aquella mezcla cuyas propiedades varían de modo manifiesto al pasar de unos puntos a otros inmediatamente cercanos. El granito es una mezcla heterogénea de cuarzo, feldespato y mica; una mezcla de hielo triturado y agua líquida es también heterogénea. Puesto que cada región de la misma clase de materia recibe el nombre de fase, es igualmente correcto decir que el granito es un sistema de tres fases, y que la mezcla de hielo y agua es un sistema de dos fases. Las diversas sustancias que componen una mezcla heterogénea pueden separarse, manualmente, por flotación, por filtración, por decantación, por imanación, etc.
Una mezcla homogénea es visualmente uniforme en su totalidad, es decir, consta de una sola fase. Son mezclas homogéneas las mezclas líquidas o disoluciones, algunas mezclas sólidas (aleaciones) y todas las mezclas de gases.
Para separar las sustancias componentes de una disolución hay que convertir una parte de la mezcla en una fase distinta. Las técnicas de laboratorio más utilizadas para separar disoluciones son: la destilación, la cristalización y la extracción.
Una fase homogénea, de composición uniforme y completamente invariable, constituye una sustancia pura.
Las sustancias puras pueden ser elementos y compuestos. Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras más sencillas por métodos químicos ordinarios. Es la sustancia última aislable de características propias.
La primera definición de elemento fue dada por R. Boyle en 1661:
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| Robert Boyle |
Los elementos son ciertos compuestos primitivos y simples que no están formados de otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos.
Un compuesto es aquella sustancia formada por dos o más elementos combinados en proporciones fijas. Un compuesto puede separarse en sus elementos componentes por reacciones químicas, pero no por métodos físicos, como la destilación, la filtración, la extracción, etc.
El que un elemento fuera considerado como tal dependía de las técnicas químicas disponibles en cada época. Así, el "óxido de cal" fue considerado como un elemento hasta que H. Davy lo descompuso, por electrólisis, en oxígeno y un nuevo elemento que llamó calcio.
