Los químicos distinguen varios subtipos de materia según su composición y propiedades. La clasificación de la materia comprende las sustancias, las mezclas, los elementos y los compuestos, así como los átomos y las moléculas.
Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 115 elementos, de los cuales, 83 se encuentran en forma natural en la Tierra. Los demás se han obtenido por medios científicos a través de procesos nucleares.
Los elementos se representan mediante símbolos de una o dos letras. La primera, es siempre mayúscula, y la segunda es siempre minúscula. Por ejemplo, Co es el símbolo químico del cobalto, mientras que CO es la formula química del monóxido de carbono. Los símbolos de algunos elementos derivan de su nombre en latín; por ejemplo, Au de aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro). Pero la mayoría derivan de sus nombres en inglés. Todos los elementos se encuentran ordenados y clasificados según sus características y propiedades en la tabla periódica de los elementos.
Los átomos de la mayoría de los elementos, pueden interactuar con otros para formar compuestos. Por ejemplo, el agua se forma por la combustión del hidrógeno gaseoso en presencia de oxígeno gaseoso. El agua tiene propiedades muy diferentes de aquellas de los elementos que le dieron origen (está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno). El agua es un compuesto y su composición no varía provenga de donde provenga. En consecuencia, un compuesto es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. A diferencia de las mezclas, los compuestos sólo pueden separarse en sus componentes puros por medios químicos.