Ved første øjekast kan grundstoffer og forbindelser se anderledes ud, men alligevel deler de mange ligheder, som at de består af atomer og har bindinger, der forbinder deres atomer sammen. Elementer og forbindelser deler også kvaliteterne ved at være både rene og homogene stoffer.
Materie er ethvert stof, der optager plads og har masse. Videnskab beregner alle stoffer i tre grupper: Elementer, forbindelser og blandinger. Interessant nok deler grundstoffer og forbindelser flere egenskaber til fælles med hinanden.
Grundlæggende enhed af sagen: Atomet
Den grundlæggende enhed af materie er atomet. Og når to eller flere atomer kombineres kemisk, danner de molekyler. Der findes to hovedtyper af molekyler, grundstoffer og forbindelser. Et element er en type molekyle, der kun består af en atomart. Elementet af guld består for eksempel kun af guldatomer. Derimod er en forbindelse et molekyle, der består af forskellige typer atomer eller forskellige typer af elementer. Forbindelsen med vand består af to hydrogenatomer bundet til et iltatom.
Elementer og forbindelser har obligationer, der forbinder atomer sammen
Atomer stabiliserer sig ved at danne bindinger med hinanden. Tilsvarende eksisterer grundstoffer og forbindelser i stabil form på grund af bindingerne dannet mellem deres atomer. De to hovedbindinger inden for kemi er kovalente og ioniske bindinger.
Kovalente bindinger dannes, når atomer deler elektroner, ligesom iltelementet, der findes i stabil form som to kovalent bundne iltatomer. På den anden side dannes ioniske bindinger, når et atom mister en elektron for at blive positivt ladet, og et andet atom får elektronen til at blive negativt ladet. De positive og negative ladninger tiltrækker hinanden for at få de to atomer til at binde sig ionisk. Dette sker i forbindelsen natriumchlorid kendt som almindeligt bordsalt.
I det væsentlige er natriumatoms positive ladning ionbundet til det negativt ladede chloratom.
Bortset fra: Mens ædelgasserne generelt er stabile i sig selv, er der situationer, hvor de kan binde sig til atomer. Et ophidset ædelgasatom kan danne bindinger i en proces kaldet dimerisering. Dimerisering gør det muligt for et ædelgasatom at forbinde sig med andre atomer i nærheden eller at fremstille forbindelser i laboratoriet. Dette demonstreres af de meget flygtige forbindelser af platinhexafluorid PtF6, xenonhexafluoroplatinat XePtF6 og xenondioxid XeO2.
Elementer og forbindelser er rene stoffer
Renhed af et stof betyder, at stoffet ikke kan nedbrydes yderligere uden at miste dets unikke fysiske og kemiske egenskaber. Tænk på det som "summen er større end de enkelte dele." Derfor er et element rent, fordi det kun består af en type atom.
At nedbryde dette atom ville kun nå frem til subatomære partikler, ikke selve atomet. En forbindelse er også ren, fordi den kun består af en type molekyle. Nedbrydning af en forbindelse yderligere ville kun føre til de individuelle atomer eller individuelle grundstoffer, der omfatter den pågældende forbindelse. Særlige fysiske og kemiske egenskaber er forbundet med rene stoffer. At nedbryde disse rene stoffer ville kun føre til komponenter, der har helt forskellige fysiske og kemiske egenskaber fra selve det rene stof.
Elementer og forbindelser er homogene
I kemi betyder homogen, at et stof har det samme udseende og ensartede sammensætning overalt. Enkelt sagt har en plade bestående af elementet sølv kun sølvatomer overalt. Derudover udviser hele pladen både fysiske og kemiske egenskaber ved elementet sølv. Men en rustende plade af tin betragtes ikke som homogen. På samme måde er det sammensatte vand homogent, når det er rent. Hvis vandet er forurenet, er det ikke mere homogent, men heterogent. Så et rent element og en ren forbindelse er begge homogene, fordi de er uplettede og bevarer alle deres egenskaber konsekvent.