Vatten är H2O. Bordsalt är NaCl. Koldioxid är CO2. Dessa är föreningar, ämnen som bildas av två eller flera grundämnen som kemiskt kombineras i fasta proportioner. Grundämnena förlorar sina individuella egenskaper när de bildar en förening. Natrium är en reaktiv metall som exploderar i vatten. Klor är en giftig gas. Tillsammans bildar de bordsalt, vilket är säkert att äta. Föreningen är inte en blandning. Det är ett nytt ämne med sina egna egenskaper.

Föreningar hålls samman av kemiska bindningar. Joniska föreningar bildas när metaller överför elektroner till icke-metaller. Kovalenta föreningar bildas när icke-metaller delar elektroner. Typen av bindning påverkar egenskaperna. Joniska föreningar har höga smältpunkter och leder elektricitet när de är upplösta. Kovalenta föreningar har lägre smältpunkter och leder inte elektricitet. Vissa föreningar, som syror och baser, reagerar på karakteristiska sätt.

Föreningar representeras av kemiska formler. Formeln anger vilka grundämnen som finns och i vilket förhållande. H₂O betyder två väteatomer för varje syreatom. Formeln är inte bara en etikett. Det är en exakt beskrivning av sammansättningen. Molekylformeln anger det faktiska antalet atomer i en molekyl. Den empiriska formeln ger det enklaste heltalsförhållandet.

Föreningar kan sönderdelas i sina grundämnen genom kemiska reaktioner. Elektrolys av vatten producerar väte och syre. Uppvärmning av kalciumkarbonat producerar kalciumoxid och koldioxid. Dessa reaktioner är motsatsen till bildning. De visar att föreningar är kombinationer, inte blandningar.