Woda to H2O. Sól kuchenna to NaCl. Dwutlenek węgla to CO2. Są to związki chemiczne, substancje utworzone z dwóch lub więcej pierwiastków połączonych chemicznie w stałych proporcjach. Pierwiastki tracą swoje indywidualne właściwości, tworząc związek chemiczny. Sód to metal reaktywny, który eksploduje w wodzie. Chlor to toksyczny gaz. Razem tworzą sól kuchenną, która jest bezpieczna do spożycia. Związek chemiczny nie jest mieszaniną. To nowa substancja o własnych właściwościach.

Związki chemiczne są ze sobą połączone. Związki jonowe powstają, gdy metale przekazują elektrony niemetalom. Związki kowalencyjne powstają, gdy niemetale dzielą się elektronami. Rodzaj wiązania wpływa na ich właściwości. Związki jonowe mają wysokie temperatury topnienia i przewodzą prąd elektryczny po rozpuszczeniu. Związki kowalencyjne mają niższe temperatury topnienia i nie przewodzą prądu elektrycznego. Niektóre związki, takie jak kwasy i zasady, reagują w charakterystyczny sposób.

Związki chemiczne są reprezentowane za pomocą wzorów chemicznych. Wzór wskazuje, jakie pierwiastki występują w cząsteczce i w jakim stosunku. H2O oznacza dwa atomy wodoru na jeden atom tlenu. Wzór ten nie jest jedynie etykietą. To precyzyjny opis składu. Wzór cząsteczkowy podaje rzeczywistą liczbę atomów w cząsteczce. Wzór empiryczny podaje najprostszy stosunek liczbowy.

Związki chemiczne mogą rozkładać się na pierwiastki. Elektroliza wody wytwarza wodór i tlen. Ogrzewanie węglanu wapnia wytwarza tlenek wapnia i dwutlenek węgla. Reakcje te są odwrotnością reakcji tworzenia. Pokazują one, że związki chemiczne są kombinacjami, a nie mieszaninami.