في الطبيعة،تتكون كل المواد من وحدات كيميائية أساسية. وحدات تسمى عناصر لها خصائص فيزيائية،وكيميائية محددة. يدرج الجدول الدوري ما مجموعه 118 عنصرًا معروفاًحتى تاريخه.الوحدة المكونة لكل عنصر هي الذرة. بعض العناصر مثل الهيليوم،النيون،الفضة،أو البلاتين توجد كوحدات من الذرات الفردية المستقلة. عناصر أخرى مثل الهيدروجين،الأكسجين،أو الكبريت توجد كوحدات من ذرتين متطابقتين أو أكثر.يتم تجميع هذه الذرات المتعددة معًا بواسطة قوى كهروستاتيكية قوية،يشار إليها بالروابط الكيميائية،وتشكيل وحدات مستقرة تسمى الجزيئات. بالإضافة إلى ذلك،فإنّكل عنصرين مختلفين أو أكثر يمكن أن يتحدوا أيضًا لتكوين جزيئات مثل الماء أو الفركتوز. هذه الجزيئات،التي تتشكل من خلال مزيج من الذرات من عنصرين أو أكثر،متحدين كيميائياًبنسبة ثابتة،تسمى أيضًا مركبات.ومن ثم،فإن جزيئات الماء والفركتوز هي أيضًا مركبات. الماء جزيء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين. في المقابل،الفركتوز هو جزيء يحتوي على ست ذرات كربون،اثني عشر هيدروجين وست ذرات أكسجين.الذرات الفردية داخل المركب يتم تجميعها معًا بواسطة روابط كيميائية،لتحدد نوع المركب المتكون مثل مركب جزيئي أيوني. المركبات الجزيئية التساهمية،مثل الماء،تتشكل عندما تتجمع الذرات اللافلزية وتتشارك إلكترونات التكافؤ الخاصة بهم عبر رابطة تساهمية. الإلكترونات المشتركة بين ذرتين تخفض الطاقة الكامنة وتخلق جزيئات أكثر استقراراًمقارنة بالذرات المفردة.المركبات الأيونية،مثل كلوريد الصوديوم،تتشكل عندما تتجمع ذرات المعادن واللافلزات معًا. تفقد المعادن بسهولة الإلكترونات لتصبح كاتيونات،بينما تكتسب اللافلزات الإلكترونات بسهولة لتصبح أنيونات. وهكذا تنقل ذرات العناصرالمعدنية الإلكترونات إلى ذرات العناصر غير فلزية وتبدأ التفاعلات الكهروستاتيكية بين الأيونات المشحونة بشكل معاكس تشكل روابط أيونية.قدرة العناصر على تكوين مركبات تساهم في التنوع الكبير للمادة الموجود في الطبيعة.