Obwohl sowohl physikalische als auch chemische Veränderungen zu einer Zustandsänderung führen können, beispielsweise von flüssig zu gasförmig oder fest, sind die beiden Prozesse völlig unterschiedlich. Bei einer physikalischen Veränderung durchläuft die Materie einfach Zustandsänderung, z. B. durch Einfrieren oder Auflösen in Wasser.
Die eigentlichen Moleküle in der Substanz bleiben jedoch trotz dieser Änderung chemisch identisch. Dies ist das Gegenteil einer chemischen Veränderung, bei der die Moleküle eine chemische Reaktion durchlaufen, die neue chemische Substanzen bildet. Dieser Vorgang ist nicht umkehrbar, da sich die eigentliche chemische Struktur der verschiedenen Atome verändert hat, im Gegensatz zu einer physikalischen Veränderung, die immer wieder rückgängig gemacht werden kann. Bei chemischen Veränderungen brechen die Atome der Substanz immer auseinander oder verbinden sich zu neuen Verbindungen.
Wasser kann beispielsweise auch gekocht werden, um Dampf zu erzeugen, oder gefroren werden, um Eis zu erzeugen, aber jede dieser Substanzen hat immer noch dieselbe chemische Zusammensetzung, H20. Bei der Verbrennung von Benzin entstehen jedoch zwei neue Stoffe, Kohlendioxid und Wasserdampf. In ähnlicher Weise reagieren die beiden, wenn Eisen Sauerstoff ausgesetzt wird, um Eisenoxid oder Rost zu bilden. Obwohl die Eisenschichten unter dem Rost noch rein sind, ist die chemische Veränderung an der Oberfläche dauerhaft, da das Eisenoxid nicht wieder in reines Eisen umgewandelt werden kann.
