La rama de la química que se ocupa con la interpretación de los fenómenos químicos y propiedades en términos de los procesos físicos subyacentes y con el desarrollo de las técnicas para su investigación. Química física se refiere a una rama de la química física en la cual el énfasis está en la interpretación y el análisis de las propiedades físicas de las moléculas individuales y sistemas a granel, en lugar de sus reacciones. Química teórica es otra rama importante, en el que el énfasis está en el cálculo de las propiedades de las moléculas y sistemas, y que utiliza las técnicas de la mecánica cuántica y la termodinámica estadística. Para el propósito presente es conveniente considerar abordar tres aspectos de la materia química física: sus propiedades de equilibrio, la estructura de las moléculas y a granel materia y la capacidad de la materia para cambiar.