Unsur kimia
Ketika unsur yang berbeda bergabung secara kimia, dengan atom-atom yang terikat melalui ikatan kimia, mereka membentuk senyawa kimia. Hanya sedikit unsur yang ditemukan tak berikatan sebagai mineral murni. Unsur alami semacam ini di antaranya adalah tembaga, perak, emas, karbon (sebagai batu bara, grafit, atau intan), dan belerang. Semua unsur, kecuali yang sangat inert seperti gas mulia dan logam mulia, biasanya ditemukan di bumi dalam bentuk gabungan kimianya, sebagai senyawa kimia. Sementara sekitar 32 unsur kimia yang ada di bumi dalam bentuk alami tak tergabung, sebagian besar berada sebagai campuran. Misalnya, udara atmosfer campuran utamanya adalah nitrogen, oksigen, dan argon, sementara unsur padat alami terjadi dalam logam paduan, seperti pada besi dan nikel.
Zat kimia
Dalam kimia organik, bisa terdapat lebih dari satu senyawa kimia dengan komposisi dan berat atom yang sama. Umumnya, ini disebut sebagai isomer. Isomer biasanya memiliki sifat kimia yang berbeda secara mendasar, dapat diisolasi dan tidak spontan saling berubah isomer. Contoh umum adalah glukosa vs fruktosa. Glukosa termasuk aldehida, sedangkan fruktosa termasuk keton. Interkonversi keduanya memerlukan katalisis enzimatik maupun asam basa. Namun, ada juga tautomer, dimana isomerasi berlangsung spontan, sehingga zat murni tidak dapat diisolasi menjadi tautomernya. Contoh umum adalah glukosa, yang mempunyai bentuk rantai terbuka maupun siklik. Tidak dapat dibuat glukosa rantai terbuka murni karena glukosa spontan membentuk siklis menjadi bentuk hemiasetalnya. Material juga dapat bersatu membentuk polimer. Ini dapat berupa anorganik atau organik dan kadang-kadang merupakan kombinasi anorganik dan organik.