La observación y la experimentación constituyen las herramientas fundamentales de la química, por ser el único camino que permite establecer los hechos o fenómenos. Un hecho o fenómeno es algo que ocurre. Por Ejemplo, calienta un alambre de cobre en una llama. ¿Qué observas? La transformación ocurrida es un hecho o fenómeno. El paso siguiente es buscar una explicación a lo sucedido por medio de una hipótesis.
Una hipótesis es una suposición, basada en hechos, que se emplea como base para razonar y proyectar experimentos en la búsqueda de la explicación del hecho o fenómeno. En el ejemplo mencionado, podemos suponer que el cobre caliente se ha combinado con alguno de los componentes del aire, quizás con el oxígeno. Esta suposición plausible nos permite preparar un nuevo experimento para comprobar o desechar la hipótesis: descomponer el material formado durante el calentamiento del cobre para determinar si se obtiene oxígeno y el cobre original. Esto confirmaría la hipótesis.
Una ley científica, es una exposición resumida de un gran número de fenómenos observados relacionados entre sí. Si experimentando con otros materiales además del cobre, llegamos a la siguiente conclusión “Los metales se combinan con el oxígeno”, hemos obtenido una ley. Las leyes son confirmaciones que describen un comportamiento general, de la naturaleza.
Teoría. Si una hipótesis explica un cierto número de leyes y además permite explicar los nuevos descubrimientos experimentales durante bastante tiempo, se convierte en teoría. Una teoría es una proposición basada en una serie de hechos y en la razón, que trata de explicar los fenómenos y leyes de la naturaleza.