ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในวิชาเคมีคือการพัฒนาคำอธิบายที่สอดคล้องกันของพฤติกรรมที่ซับซ้อนของวัสดุ เหตุใดจึงปรากฏตามที่พวกมันปรากฏ อะไรทำให้พวกมันมีสมบัติที่คงทน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารต่างๆ สามารถก่อให้เกิดการก่อตัวของสารใหม่และการทำลายล้างได้อย่างไร ของเก่า. จากความพยายามแรกสุดที่จะเข้าใจโลกของวัตถุในแง่ที่เป็นเหตุเป็นผล นักเคมีได้พยายามอย่างหนักในการพัฒนาทฤษฎีของสสารที่อธิบายทั้งความคงอยู่และการเปลี่ยนแปลงได้อย่างน่าพอใจ เบต้าอะลานีน การรวมตัวกันตามคำสั่งของอะตอมที่ทำลายไม่ได้ให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กและขนาดใหญ่ หรือเครือข่ายที่ขยายออกไปของอะตอมที่ผสมกัน เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นพื้นฐานของความคงทน ในขณะที่การจัดโครงสร้างใหม่ของอะตอมหรือโมเลกุลไปสู่การจัดเรียงที่แตกต่างกันนั้นอยู่เบื้องหลังทฤษฎีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้น วิชาเคมีจึงเกี่ยวข้องกับการศึกษาองค์ประกอบของอะตอมและโครงสร้างโครงสร้างของสาร ตลอดจนปฏิสัมพันธ์ต่างๆ ของสารที่สามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาฉับพลันและมักรุนแรง