W chemii jako nauce wyrażenie substancja ma zasadniczo takie samo znaczenie, jakie mu nadał Arystoteles. "Substancja" jest to coś ograniczonego w swej całościowości (niepodzielności) i identyczności (swoistości istnienia). Konkretna substancja ma wyraźne ograniczenia, które mogą być stosunkowo łatwo mierzone i opisywane. Jest to coś, mające jakby powłokę, sferę złożoną  ze zmiennych przejawów strukturalnych i dynamicznych, podlegających z znacznym stopniu wpływom otoczenia. Każdą substancja charakteryzuje się pewnymi właściwymi dla niej prawidłowościami. Jeżeli przekroczono by opisane wyżej ograniczenia, np. przez wpływy zewnętrzne następuje wówczas dezintegracja substancji, nie można mówić tutaj jednakże o anihilacji lecz o przemianie w inny rodzaj substancji.  Substancja chemiczna nie może zatem zostać poznana poprzez in instanti. Należy bacznie obserwować, dokonywać wielu prób, i eksperymentów, które mogą te substancje sprowokować do ujawnienia swych prawidłowości i ograniczeń.

Substancja chemiczna – definicja

Substancje chemiczne to po prostu substancje złożone z  pierwiastków  i ich związków chemicznych, z takich pierwiastków jakie występują w przyrodzie, czasami także z tych stworzonych w procesie produkcyjnym, przy zachowaniu wszystkich dodatkowych wymagań decydujących o ich trwałości. Nie wliczają się tutaj rozpuszczalniki, mogące być rozdzielone bez zmiany stabilności i składu substancji i wszystkie zanieczyszczenia powstałe w wyniku wykorzystanego procesu do ich produkcji.

Substancja złożona stanowi związek chemiczny czyli po prostu połączenie chemiczne. Zbudowana jest ona z minimum dwóch pierwiastków Składa się ona z minimum dwóch pierwiastków, połączonych ze sobą poprzez pewnego rodzaju  wiązanie chemiczne.

ZWIĄZEK CHEMICZNY  - definicja

W odróżnieniu od substancji prostych czyli pierwiastków chemicznych substancja złożona obejmuje co najmniej dwa pierwiastki chemiczne (lub więcej), które to pierwiastki tworzą cząsteczki zbudowane z atomów połączonych w ściśle określony sposób, gdy zachowane są określone stosunki ilościowe. Atomy generalnie tworzą połączenia chemiczne, istnieją natomiast związki chemiczne nie wykazujące wyodrębnionych cząsteczek, gdyż kryształ jako całość stanowi jedną wielką cząsteczkę. W takim krysztale sieć krystaliczną tworzą właśnie poszczególne atomy mające uporządkowany charakter. W wyniku reakcji chemicznych, jakie zachodzą pomiędzy różnymi substratami  dochodzi  do utworzenia związku chemicznego. Związek chemiczny powstający w danych warunkach posiada ściśle określone właściwości fizyczne i chemiczne, mówimy tutaj o masie cząsteczkowej, gęstości. Zdarza się niejednokrotnie, że  w związkach chemicznych w stanie krystalicznym  cały kryształ to utworzona gigantyczna cząsteczka, tak jest w przypadku kryształów, ponadto kryształ jest zdolny do tworzenia odmian różniących się strukturą i właściwościami, wtedy mówimy o  izomerii i  polimorfizmie.

Dokonując klasycznego podziału można związki chemiczne podzielić na:

  1. Nieorganiczne - związki nieorganiczne charakteryzujące się  ogromną różnorodnością właściwości, ma to bezpośredni związek z  różnicami w składzie i strukturze tych związków, różny jest także  charakter sił działających między atomami, mówimy tutaj o wiązaniu chemicznym. Związki złożone najczęściej z  tylko dwóch pierwiastków stanowią proste związki nieorganiczne.

Rozpatrując różne typy połączeń możemy mówić o tlenkach,  kwasach, zasadach, solach. Chemia nieorganiczna bada również właściwości, skład, strukturę, metody otrzymywania i oczyszczania związków nieorganicznych. Natomiast technologia chemiczna, także dział chemii nieorganicznej skupiona jest na wytwarzaniu związków nieorganicznych na skalę techniczną. O rozpowszechnieniu związków nieorganicznych w przyrodzie świadczy przykładowo skorupa ziemska, która jest zbudowana właśnie na bazie glinokrzemianów i krzemianów. Szeroko stosowane w przemyśle, w technice, rolnictwie czy też medycynie są  zarówno naturalne, jak i otrzymywane syntetycznie związki nieorganiczne.

  1. Organiczne (tak zwane związki węgla) – charakteryzujące się kowalencyjnym typem wiązań, o wiązaniach jonowych przypadku związków organicznych mówimy rzadko. W związkach organicznych mamy do czynienia z tworzeniem pojedynczych, podwójnych i potrójnych wiązań kowalencyjnych przez atomy węgla pomiędzy sobą a także w połączeniu z atomami innych pierwiastków. Połączenia atomów węgla ze sobą prowadzą do utworzenia łańcuchów lub pierścieni. Cecha charakterystyczna związków organicznych jest posiadanie atomów wodoru oraz grup funkcyjnych związanych z atomem węgla, dodatkowo w podstawowym szkielecie węglowym oprócz węgla i wodoru można zaobserwować takie pierwiastki jak np. azot, tlen, fluorowce, siarka, fosfor, krzem, bor. Noszą one nazwę heteroatomów. Istnieją nieograniczone możliwości kombinacji struktur w przestrzeni, nazywane stereochemią, związane z powyższymi czynnikami oraz z kierunkowym charakterem wiązań  atomów węgla i innych atomów budujących cząsteczki organiczne. Istnieje także zjawisko izomerii geometrycznej i  optycznej co ma bezpośredni związek z różną budową przestrzenną związków. Istnieją także tzw. konformery, mające związek z ograniczoną  rotacją wokół wiązania pojedynczego w związkach o budowie łańcuchowej i cyklicznej. Związki organiczne są szeroko rozpowszechnione, znanych jest ponad  kilka milionów związków organicznych i ilość tych związków ciągle wzrasta. Związki organiczne stanowią podstawę budowy wszystkie znanych żywych organizmów. Znane są również syntetyczne związki organiczne, znajdujące szerokie zastosowanie  w postaci leków, środków ochrony roślin, tworzyw i włókien, barwników, środków piorących, myjących i emulgujących i innych. Zadania chemii organicznej to zagadnienia dotyczące budowy, właściwości, otrzymywania i zastosowania związków organicznych.

Biorąc pod uwagę wiązanie chemiczne i jego rodzaj związki chemiczne można podzielić na:

  • związki o charakterze jonowym. Do utworzenia się związku jonowego może dojść wówczas, gdy atomy posiadające małą energię jonizacji (atomy I grupy układu okresowego) łączą się z atomami o dużym powinowactwie elektronowym (atomy należące do VII grupy układu okresowego). Związki jonowe charakteryzują się dużą energią spójności (co bezpośrednio przekłada się na temperaturę topnienia),  dla związków jonowych ładunek skupia się całkowicie w centrum jonów, nie występuje ładunek pomiędzy jonami.
  • kowalencyjne  - związki te budują odrębne cząsteczki, charakteryzujące się bardzo słabym oddziaływaniem między sobą. Zjawisko to prowadzi do utworzenia  cząsteczkowej sieci krystalicznej, charakteryzującej się niskimi temperaturami topnienia i wrzenia. Związki kowalencyjne charakteryzują się brakiem  przewodzenia prądu elektrycznego w stanie stałym, związane jest to z faktem, że cząsteczki budujące związki kowalencyjne są jako całość obojętne elektrycznie, pomimo że nierzadko są dipolami. Rozróżniamy dwa rodzaje wiązań kowalencyjnych: wiązania kowalencyjne niespolaryzowane, tworzące się pomiędzy atomami o takiej samej elektroujemności oraz wiązania kowalencyjne spolaryzowane tworzące się pomiędzy atomami o niewielkiej różnicy elektroujemności. Istotnym elementem przy tworzeniu się wiązania kowalencyjnego jest zjawisko  uwspólniania części lub wszystkich elektronów walencyjnych na rzecz obydwu atomów. W stanie stałym związki kowalencyjne tworzą Cząsteczkowa sieć krystaliczna, tworzona przez związki kowalencyjne w stanie stałym, charakteryzuje się występowaniem kierunkowości  wiązań.
  • kompleksowe  związki koordynacyjne. Związki koordynacyjne bazują na połączeniach donorowo-akceptorowych (stąd nazwa związki koordynacyjne). W ich budowie można wyodrębnić atom (jon) centralny oraz tzw. ligandy (spełniające rolę podstawników). Pomiędzy ligandami a atomem centralnym istnieje wiązanie koordynacyjne, w którym ligandy stanowią donory elektronów, natomiast atom centralny jest akceptorem wolnych par elektronowych.

Znane są również wszystkim związki chemiczne niestechiometryczne noszące nazwę bertolidy, wyróżniające się  zmiennym składem w wąskich granicach, co ma związek ze sposobem ich otrzymywania; składem i budową, nie podlegającymi prawu stosunków stałych; brakiem stosunków stechiometrycznych, co ma bezpośredni związek z występowaniem  defektów w sieci krystalicznej.

Związki chemiczne przestawia się w postaci wzorów chemicznych.