Alkemia on sekä filosofia että käytäntö, jonka tavoitteena on saavuttaa lopullinen viisaus sekä kuolemattomuus ja johon kuuluu alkemistin kehittyminen sekä useiden epätavallisia ominaisuuksia omaavien aineiden valmistus. Alkemian käytännöllinen puoli synnytti nykyaikaisen epäorgaanisen kemian perusteet, nimittäin mitä tulee menettelytapoihin, laitteisiin sekä monien nykyisten aineiden tunnistamiseen ja käyttöön.
Alkemian perusajatusten sanotaan syntyneen muinaisessa Persian valtakunnassa. Alkemiaa on harjoitettu Mesopotamiassa (joka käsittää suuren osan nykyisestä Irakista), Egyptissä, Persiassa (nykyisessä Iranissa), Intiassa, Kiinassa, Japanissa, Koreassa sekä klassisessa Kreikassa ja Roomassa, muslimien sivilisaatioissa ja sen jälkeen Euroopassa aina 1900-luvulle asti koulujen ja filosofisten järjestelmien monimutkaisessa verkostossa, joka ulottuu vähintään 2500 vuoden päähän.
Alkemistien tunnetuimpia tavoitteita olivat tavallisten metallien transmutaatio kullaksi (ns. krysopoeia) tai hopeaksi (vähemmän tunnettu on kasvialkemia eli ”spagyria”); ”ihmelääkkeen” eli elämän eliksiirin luominen, lääkkeen, jonka oletettiin parantavan kaikki taudit ja pidentävän elämää loputtomiin; ja universaalin liuottimen löytäminen. Vaikka nämä eivät olleetkaan tieteenalan ainoat käyttökohteet, ne olivat dokumentoiduimpia ja tunnetuimpia. Eräät hermeettiset koulukunnat väittävät, että lyijyn muuntaminen kullaksi on analoginen fyysisen ruumiin (Saturnus tai lyijy) muuntamiselle aurinkoenergiaksi (kulta), jonka tavoitteena on kuolemattomuuden saavuttaminen. Tätä kutsutaan sisäiseksi alkemiaksi. Keskiajalta alkaen arabialaiset ja eurooppalaiset alkemistit panostivat paljon vaivaa etsiessään ”viisasten kiveä”, legendaarista ainetta, jonka uskottiin olevan olennainen ainesosa jompaankumpaan tai molempiin näistä tavoitteista.
Lyijy (järjestysluku 82) ja kulta (järjestysluku 79) määritellään alkuaineiksi niiden protonien lukumäärän perusteella. Alkuaineen muuttaminen edellyttää atomin (protonien) lukumäärän muuttamista. Protonien lukumäärää ei voi muuttaa millään kemiallisella keinolla. Fysiikan avulla voidaan kuitenkin lisätä tai poistaa protoneja ja siten muuttaa yksi alkuaine toiseksi. Koska lyijy on stabiili, sen pakottaminen luovuttamaan kolme protonia vaatii valtavasti energiaa, niin että transmutaation kustannukset ylittävät huomattavasti syntyvän kullan arvon.
Lyijyn transmutaatio kullaksi ei ole vain teoreettisesti mahdollista – se on saavutettu… On raportoitu, että Glenn Seaborg, vuoden 1951 kemian Nobel-palkittu, onnistui vuonna 1980 transmuuttamaan pienen määrän lyijyä (mahdollisesti matkalla vismutista) kullaksi. On olemassa aikaisempi raportti (1972), jossa neuvostoliittolaiset fyysikot Baikaljärven lähellä Siperiassa sijaitsevassa ydintutkimuslaitoksessa löysivät vahingossa reaktion lyijyn muuttamiseksi kullaksi, kun he huomasivat koereaktorin lyijysuojuksen muuttuneen kullaksi.