Molekuły i związki
Gdy atomy łączą się ze sobą tworząc wiązania jonowe lub kowalencyjne, tworzą stabilne związki, które zmieniają właściwości każdego z atomów osobno. Te nowe molekuły wykazują unikalne właściwości emergentne. Cząsteczka istnieje wtedy, gdy dwa lub więcej atomów łączy się ze sobą tworząc wiązania chemiczne. Pojedyncza cząsteczka może być tak mała jak tylko dwa atomy, jak tlen, którym oddychamy, lub tak duża jak 5 sekstylionów (5 z 21 zerami po nim!) atomów węgla, jak 1⁄2 karatowy diament w pierścionku zaręczynowym.
Gdy atomy co najmniej dwóch różnych pierwiastków łączą się ze sobą, tworząc wiązania chemiczne, takie cząsteczki można nazwać związkami. Chlorek sodu (NaCl) jest klasycznym przykładem związku jonowego, lub związku utworzonego przez wiązania jonowe. Woda (H2O) jest często nazywana związkiem molekularnym, ale jest również znana jako związek kowalencyjny, ponieważ jest to związek utworzony przez wiązania kowalencyjne. Chociaż mniej powszechne, niektóre podręczniki biologii odnoszą się do związków molekularnych jako do molekuł i nie obejmują związków jonowych terminem molekuła. Dla jasności będziemy używać bardziej powszechnej definicji cząsteczki, która obejmuje wszystkie rodzaje związków, jak również cząsteczki utworzone przez atomy jednego pierwiastka, takie jak przykłady tlenu cząsteczkowego i węgla cząsteczkowego (diamenty).
Wszystkie cząsteczki można zapisać jako listę tworzących je atomów. Piszemy NaCl, aby przedstawić wzór molekularny soli kuchennej, która jest utworzona przez wiązanie jonowe między sodem (Na) i chlorem (Cl). Wzory molekularne są również używane dla cząsteczek kowalencyjnych, takich jak woda (H2O). Gdy w jednej cząsteczce znajduje się więcej niż jeden atom danego pierwiastka, używamy liczby indeksowej po prawej stronie symbolu atomu, aby wskazać, ile atomów tego pierwiastka jest obecnych w każdej cząsteczce. Na przykład, wzór molekularny wody (H2O) wskazuje, że w każdej cząsteczce znajdują się dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Jak wskazuje ten przykład, atomy we wzorze cząsteczkowym nie zawsze są zapisane w kolejności ich wiązań. Wzór strukturalny dla wody to H-O-H, ale kiedy piszemy wzór molekularny, łączymy atomy wodoru w pojedynczy zapis, H2O, dla uproszczenia.