In der Natur kommen Stoffe nur selten als Reinstoffe vor. Meistens handelt es sich um Stoffgemische, die sich aus mindestens zwei Reinstoffen zusammensetzen. Selbst eine hochreine Laborchemikalie ist niemals zu einhundert Prozent rein, sie enthält immer einige Verunreinigungen, wenn auch nur in geringem Maße. Stoffgemische findet man überall. Betrachtet man ein Stück rötlichen Granit, sieht man verschiedene Bestandteile: Transparenter Quarz, roter und weißer Feldspat, sowie schwarzer Glimmer. Wenn man das Granitstück mit einem Hammer zerkleinert, kann man es in die einzelnen Bestandteile auftrennen. Beim Granit sind die einzelnen Bestandteile deutlich erkennbar. Die Bestandteile liegen alle im festen Zustand vor, ein solches Gemisch nennt man auch Gemenge.
  

 

Vermischt man Salatöl und Wasser, schwimmt das Öl aufgrund seiner geringeren Dichte zunächst auf dem Wasser. Durch kräftiges Schütteln vermischen sich die beiden Flüssigkeiten teilweise. Dieses Gemisch von zwei Flüssigkeiten bezeichnet man als Emulsion.  

Auch Milch ist eine Emulsion von Fett-Tröpfchen in Wasser. Dass bei der Milch ein Stoffgemisch vorliegt, kann man erst unter dem Mikroskop erkennen. Die kleinen Punkte auf dem Bild zeigen die Fett-Tröpfchen in der Milch bei tausendfacher Vergrößerung:  

Vermischt man einen festen Stoff mit einer Flüssigkeit, erhält man eine Suspension. Beim Verrühren von Gartenerde in Wasser sind die festen Bestandteile der Erde auch ohne Mikroskop zu erkennen. Sie setzen sich nach einer Weile am Boden des Gefäßes ab. Sind die Bestandteile eines Stoffgemisches mit den Augen oder mit Hilfe eines Mikroskops noch zu erkennen, liegt ein heterogenes Stoffgemisch vor.

Wenn man einen Goldbarren herstellt, versucht man möglichst reines Gold zu verwenden. Die kleinen Goldbarren auf der Abbildung unten besitzen eine Reinheit von 999,9. Das bedeutet sie enthalten mindestens 99,99% Massenanteile Gold. Der Goldring mit dem innen versehenen Stempel 585 enthält einen garantierten Goldgehalt von 58,5% Gold, der restliche Anteil setzt sich aus Silber, Kupfer oder Platin zusammen. Hier liegt ebenfalls ein Stoffgemisch in Form einer Legierung vor. Als Legierung bezeichnet man ein Stoffgemisch, bei dem mindestens eine Komponente aus einem Metall besteht. Das goldgelbe Messing enthält beispielsweise kein Gold, sondern die Messing-Legierung setzt sich aus den Komponenten Kupfer und Zink zusammen. Bronze wäre eine Legierung aus Kupfer und Zinn.

Die einzelnen Komponenten einer Legierung kann man jedoch selbst mit einem Mikroskop nicht mehr erkennen. Derartige Stoffgemische nennt man homogene Stoffgemische. Nicht nur Legierungen bilden homogene Stoffgemische, sondern auch Lösungen und Gemische verschiedener Gase. Beim Streuen von Kochsalz in Wasser löst sich das Salz allmählich auf und ist nach einer Weile nicht mehr zu sehen. Dass es noch im Wasser gelöst ist, kann leicht mit der Geschmacksprobe feststellen.

Stoffe trennen

Nach der allgemeinen Definition findet bei der Vermischung der beteiligten Stoffe keine chemische Reaktion statt. Trotzdem lassen sich für die Gemische physikalische Eigenschaften – beispielsweise Dichte oder Siedepunkte – angeben. Die Stoffgemische lassen sich durch physikalische Trennverfahren in ihre Komponenten zerlegen. Bei der Trinkwasserreinigung werden unerwünschte Komponenten durch die Stofftrennungen beseitigt. Im chemischen Labor gehören die verschiedenen Trennverfahren zu den wichtigsten chemischen Grundoperationen. Die Gemische werden aufgrund der unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften der beteiligten Komponenten aufgetrennt: