Un composto chimico è una sostanza formata da due o più elementi, con un rapporto fisso tra di loro che ne determina la composizione (composto stechiometrico). Generalmente si attribuisce la proprietà di composto ad un insieme di elementi sufficientemente stabile da poter essere isolato o studiato, anche se non raramente si parla di composto instabile riferendosi a composti dalla vita estremamente corta, come può essere per un intermedio di reazione.
I concetti di "elemento chimico" e "composto chimico" furono illustrati da Robert Boyle nel 1661 nel suo libro Il chimico scettico (The Sceptical Chymist).In generale, il rapporto fisso deve essere determinato da proprietà chimiche o fisiche, piuttosto che da arbitrarie selezioni e scelte umane. Per esempio l'acqua è un composto chimico stabile formato da idrogeno e ossigeno in rapporto di due a uno, mentre sostanze come l'ottone e la cioccolata sono considerate miscugli e non composti chimici. La proprietà fondamentale del composto chimico è la sua formula chimica. La formula descrive il rapporto del numero di atomi nell'unità minima della sostanza. Per esempio, nella formula H2O (acqua) ci sono due atomi di idrogeno per ogni atomo di ossigeno.
Fra le diverse fasi possibili della materia, un composto chimico deve possederne almeno una in cui sia possibile l'identificazione della struttura chimica.
Tutti i composti chimici si disgregano in composti chimici più semplici od in singoli atomi se vengono riscaldati ad una temperatura sufficientemente alta. Questa viene chiamata temperatura di decomposizione.
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