Bất kỳ chất nào bao gồm hai hoặc nhiều loại nguyên tử (nguyên tố hóa học) khác nhau theo tỷ lệ cân bằng hóa học cố định đều có thể được gọi là hợp chất hóa học; khái niệm này dễ hiểu nhất khi xem xét các chất hóa học tinh khiết.[2] :15 [3][4] Nó xuất phát từ việc chúng bao gồm các tỷ lệ cố định của hai hoặc nhiều loại nguyên tử mà các hợp chất hóa học có thể được chuyển đổi, thông qua phản ứng hóa học, thành các hợp chất hoặc các chất mà mỗi nguyên tử có ít nguyên tử hơn.[5] Tỷ lệ của mỗi nguyên tố trong hợp chất được thể hiện bằng tỷ lệ trong công thức hóa học của nó.[6] Một công thức hóa học là một cách để thể hiện thông tin về tỷ lệ của các nguyên tử tạo thành một hợp chất hóa học đặc biệt, sử dụng chữ viết tắt tiêu chuẩn cho các nguyên tố hóa học, và kí hiệu để chỉ số nguyên tử có liên quan. Ví dụ, nước bao gồm hai nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử oxy: công thức hóa học là H 2 O. Trong trường hợp của các hợp chất không cân bằng hóa học, tỷ lệ có thể biến thiên liên quan đến việc điều chế của chúng với, và đưa ra tỷ lệ cố định của các yếu tố thành phần của chúng, nhưng tỷ lệ mà có thể nằm trong một phạm vi [ví dụ, đối với palladium hydride, PDH x (0,02 <x <0,58)].[7]

Các hợp chất hóa học có cấu trúc hóa học độc nhất và xác định được tổ chức với nhau theo cách sắp xếp không gian xác định bằng các liên kết hóa học. Các hợp chất hóa học có thể là các hợp chất phân tử được giữ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, muối hay axit được liên kết với nhau bằng liên kết ion, hợp chất intermetallic được giữ với nhau bằng liên kết kim loại hoặc tập hợp các phức hợp hóa học được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.[8] Các nguyên tố hóa học tinh khiết thường không được coi là hợp chất hóa học, không đáp ứng yêu cầu hai nguyên tử trở lên, mặc dù chúng thường bao gồm các phân tử gồm nhiều nguyên tử (như trong phân tử diatomic H 2, hoặc phân tử polyatomic S 8, v.v.).[8] Nhiều hợp chất hóa học có số nhận dạng số duy nhất được chỉ định bởi Dịch vụ tóm tắt hóa học (CAS): số CAS của nó.

Có các chất khác biệt danh pháp khác nhau và đôi khi không nhất quán, bao gồm các ví dụ thực sự không cân bằng hóa học, từ các hợp chất hóa học, đòi hỏi các tỷ lệ cố định. Nhiều chất hóa học rắn, ví dụ như nhiều khoáng vật silicat là các chất hóa học, nhưng không có công thức đơn giản phản ánh liên kết hóa học của các nguyên tố với nhau theo tỷ lệ cố định; mặc dù vậy, các chất kết tinh này thường được gọi là "các hợp chất không cân bằng hóa học". Có thể lập luận rằng chúng có liên quan đến, chứ không phải là các hợp chất hóa học, trong trường hợp sự biến đổi trong thành phần của chúng thường là do sự có mặt của các nguyên tố lạ bị mắc kẹt trong cấu trúc tinh thể của một hợp chất hóa học thực sự khác, hoặc do nhiễu loạn trong cấu trúc liên quan đến hợp chất đã biết phát sinh do sự thiếu hụt của các yếu tố cấu thành tại các vị trí trong cấu trúc của nó; các chất không cân bằng hóa học này (cùng các loại có trong nhiều khoáng vật khác) tạo thành hầu hết lớp vỏ và lớp phủ của Trái Đất. Các hợp chất khác được coi là giống hệt nhau về mặt hóa học có thể có tỉ lệ đồng vị nặng hoặc nhẹ khác nhau của các nguyên tố cấu thành, làm thay đổi tỷ lệ các nguyên tố theo khối lượng một chút.