Kemijski spojevi predstavljaju tvar koja se sastoji od dva ili više vezanih elemenata. Elementi se vežu u fiksnom omjeru kako bi stvorili određeni spoj. Omjer i vrste elemenata koji ga čine određuju njegova fizikalna i kemijska svojstva. Kombinacijom u spojeve, elementi postaju stabilniji.
Kemičari predstavljaju kemijske spojeve koristeći različite formule koje opisuju vrste elemenata koji ih čine. Na primjer, u molekularnoj formuli navedeni su elementi koji čine spoj, uključujući omjer u kojem se svaki element pojavljuje. “Na”, koji je elementarni simbol za natrij, i “Cl”, koji je elementarni simbol za klor, kombiniraju se u “NaCl”, što znači natrijev klorid ili kuhinjsku sol.
Složeniji spojevi zahtijevaju složeniju formulu. Na primjer, vodu predstavlja H2O, što znači dva dijela vodika po jednom dijelu kisika. Druge formule otkrivaju neke od strukturnih informacija za spojeve.
Kemijski spojevi se razlikuju od jednostavnih smjesa elemenata po svojim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Svojstva smjese sličnija su elementima koji čine smjesu, ali svojstva spoja rijetko oponašaju pridonosne elemente jer se za stvaranje spoja mora dogoditi kemijska reakcija koja rezultira kemijskom promjenom. Nakon što se spoj stvori, njegovo razlaganje često zahtijeva dodavanje energije, kao što je toplina, dok razbijanje mješavina često zahtijeva samo jednostavan proces filtriranja. Neke tvari pokazuju svojstva spojeva i smjesa.
Slično elementima, kemijski spojevi mogu postojati u različitim fazama. Čvrsta je najčešća, iako su određeni spojevi samo u čvrstoj fazi na ekstremno niskim temperaturama. Ovisno o temperaturi i tlaku, neki mogu postojati i kao tekućine, plinovi i plazma. Kako se primjenjuje toplina, oni se obično počinju razlagati na manje spojeve ili pojedinačne elemente.
Svaki kemijski spoj prati Služba za kemijske sažetke američkog kemijskog društva, koja se ponekad naziva i CAS. Spojevi dobivaju jedinstveni identifikacijski broj, nazvan CAS registarski broj. CAS prati desetke milijuna jedinstvenih tvari, a svakodnevno se dodaju tisuće novih. Razvoj registra datira od 1957. godine.