Nước là H2O. Muối ăn là NaCl. Cacbon đioxit là CO2. Đây là các hợp chất, những chất được hình thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố kết hợp hóa học với nhau theo tỷ lệ cố định. Các nguyên tố mất đi tính chất riêng của chúng khi tạo thành hợp chất. Natri là một kim loại phản ứng mạnh, dễ phát nổ trong nước. Clo là một khí độc. Khi kết hợp với nhau, chúng tạo thành muối ăn, an toàn để ăn. Hợp chất không phải là hỗn hợp. Nó là một chất mới với các tính chất riêng của nó.

Các hợp chất được liên kết với nhau bằng liên kết hóa học. Hợp chất ion hình thành khi kim loại chuyển electron cho phi kim. Hợp chất cộng hóa trị hình thành khi phi kim chia sẻ electron. Loại liên kết ảnh hưởng đến tính chất của chúng. Hợp chất ion có điểm nóng chảy cao và dẫn điện khi hòa tan. Hợp chất cộng hóa trị có điểm nóng chảy thấp hơn và không dẫn điện. Một số hợp chất, như axit và bazơ, phản ứng theo những cách đặc trưng.

Các hợp chất được biểu diễn bằng công thức hóa học. Công thức cho biết các nguyên tố nào có mặt và theo tỷ lệ nào. H2O có nghĩa là cứ hai nguyên tử hydro thì có một nguyên tử oxy. Công thức không chỉ là một nhãn mác. Nó là một mô tả chính xác về thành phần. Công thức phân tử cho biết số lượng nguyên tử thực tế trong một phân tử. Công thức thực nghiệm cho biết tỷ lệ số nguyên đơn giản nhất.

Các hợp chất có thể bị phân hủy thành các nguyên tố cấu thành bằng các phản ứng hóa học. Điện phân nước tạo ra hydro và oxy. Nung nóng canxi cacbonat tạo ra canxi oxit và carbon dioxide. Những phản ứng này là phản ứng ngược lại của quá trình hình thành. Chúng chứng minh rằng các hợp chất là sự kết hợp, chứ không phải là hỗn hợp.