Kemialliset yhdisteet edustavat ainetta, joka koostuu kahdesta tai useammasta sitoutuneesta elementistä. Elementit sitoutuvat kiinteään suhteeseen muodostaen tietyn yhdisteen. Suhde ja sen muodostavat elementit määrittävät sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Yhdistämällä yhdisteitä muodostavat elementit vakaampia.
Kemistit edustavat kemiallisia yhdisteitä käyttämällä erilaisia kaavoja, jotka kuvaavat sen muodostavien alkuaineiden tyyppejä. Esimerkiksi molekyylikaavassa luetellaan yhdisteen muodostavat elementit, mukaan lukien suhde, jossa kukin elementti esiintyy. “Na”, joka on natriumin alkuaine, ja “Cl”, joka on kloorin alkuaine, yhdistyvät muodostaen “NaCl”, joka tarkoittaa natriumkloridia tai ruokasuolaa.
Monimutkaisemmat yhdisteet vaativat monimutkaisemman kaavan. Esimerkiksi vettä edustaa H2O, mikä tarkoittaa kahta osaa vetyä yhtä osaa happea kohti. Muut kaavat paljastavat joitain yhdisteiden rakenteellisia tietoja.
Kemialliset yhdisteet eroavat yksinkertaisista alkuaineseoksista niiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Seoksen ominaisuudet ovat enemmän samankaltaisia kuin seoksen muodostavat elementit, mutta yhdisteen ominaisuudet harvoin jäljittelevät vaikuttavia elementtejä, koska yhdisteen luomiseksi on tapahduttava kemiallinen reaktio, joka johtaa kemialliseen muutokseen. Kun yhdiste on luotu, sen hajottaminen vaatii usein lisäenergiaa, kuten lämpöä, kun taas seosten hajottaminen vaatii usein vain yksinkertaisen suodatusprosessin. Joillakin aineilla on sekä yhdisteiden että seosten ominaisuudet.
Kuten alkuaineet, kemialliset yhdisteet voivat esiintyä eri vaiheissa. Kiinteä aine on yleisin, vaikka tietyt yhdisteet ovat vain kiinteässä faasissa erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Lämpötilasta ja paineesta riippuen jotkut voivat esiintyä nesteinä, kaasuina ja plasmoina. Lämpöä käytettäessä ne tyypillisesti hajoavat pienemmiksi yhdisteiksi tai yksittäisiksi elementeiksi.
Jokaista kemiallista yhdistettä seuraa American Chemical Society’s Chemical Abstracts Service, jota joskus kutsutaan CAS: ksi. Yhdisteet saavat yksilöllisen tunnistenumeron, nimeltään CAS -rekisterinumero. CAS seuraa kymmeniä miljoonia ainutlaatuisia aineita ja tuhansia uusia lisätään päivittäin. Rekisterin kehitys on peräisin vuodelta 1957.