世界上充滿了各種物質。稍微環顧周圍也能發現，不僅有水、空氣、石頭等自然物質，還有像塑膠一樣的人工物質。如果把這些物質分解再分解的話，最終會成為什麼呢？分解至最後，就會成為世界上最基本的單位——原子。
只以一種原子構成的純粹物質叫「元素」，它是組建萬物的最基本要素。被我們知曉的元素共有110多種，其中從大自然中發現的元素只有90多種，經常能看到的元素也只有40多種。
化學結合的神秘
有個主題公園中，用五顏六色的小立方積木建造了一個村莊。通過搭建積木，可以建造高大的標誌性建築、汽車及遊樂場的秋千，這不得不令人驚歎。像這樣，存在於我們周邊的大多數物質都是由兩種以上的元素結合而成的化合物。如同用不同的積木會呈現出不同的模樣，各種原子也會結合成不同結構的化合物。
然而很神奇的是，化合物的性質和其構成元素的性質截然不同。例如，水分子（H₂O）是由兩個氫原子和一個氧原子相結合的化合物。而通常由兩個原子結合成分子狀態的氫氣（H₂）是易燃氣體，一旦與空氣接觸，就容易被點燃。與氫氣相同，氧氣（O₂）也以雙原子分子存在，由於反應性大，可以與絕大多數的元素結合。這兩者相合變成水，但水主要以液體狀態存在，很穩定。不像氧氣或氫氣燃燒其他物質或自燃，而是被用於滅火。
用同樣的原子為材料，可以製造出千差萬別的物質。當兩個氫原子和兩個氧原子相遇時，就成為做消毒液的過氧化氫（H₂O₂）。過氧化氫與水不同，十分不穩定，因此在常溫下也容易被分解為水和氧氣。
就像用相同模樣和大小的積木可以搭建出多種模樣一樣，一種元素也能形成不同物質。極具代表性的就是碳元素。鑽石和石墨均由碳元素構成，卻因結合的排列結構不同，呈現天壤之別的性質。
鑽石是由碳原子以正四面體結構連續結合而成的寶石。由於很結實，鑽石不但被選作「永遠」的象徵，在工業上還用於切削或打磨。與此相反，石墨的形態以正六角形的二次元結構層層疊加而成，它不僅鬆軟，還容易沾在其他物質上，所以用來做鉛筆芯。
製造化合物的規則
原子結合成化合物，也有其相應的規則。原子中有帶正電的原子核，其周圍圍繞著帶負電的電子。原子核又是以質子和中子構成，但由於原子所含有的質子和電子的個數相同，因此按電性來說，原子本身是中性。
為了容易區分電子顯現的能量狀態，科學家們假設電子是以原子核為中心，按照其能級，形成好多層。這時，電子所形成的層面叫「電子層」，並每層都有規定的電子數。第一層有兩個電子，第二層有八個電子，第三層可以放入十八個電子。
其中，最外層的電子們參與化學結合。而原子們具有甘願丟失電子或得到電子也要在外層放八個電子的傾向。這就是「八隅規則」。例如：氧原子共有八個電子，其中把兩個放在第一層，第二層則有六個電子。因此，為了在最外層放滿八個電子，趨向於得到兩個電子的方向做化學結合。
多種化學結合
原子與其他原子結合的方式各式各樣。其中之一就是「共價鍵」。這時原子就像對著牽手似的共用彼此的電子，以此採用雙贏戰略，滿足八隅規則。此時原子相結合而成的粒子叫「分子」。
以水為例，如果氧的最外層有六個電子，則還缺兩個電子。而氫的最外層只有一個電子，缺一個。因此，氧原子和兩個氫原子共用一個電子，變得穩定，構成一個分子。這相當於氧和氫各讓出一個電子，從而獲得了兩個電子。
二氧化碳（CO₂）的情況是需要四個電子的碳原子和兩個氧原子結合，共用兩個電子。這時候，碳和氧的結合比水分子中的氧與氫的結合更牢固。就像彼此對著牽雙手總比牽一隻手更牢固一樣，隨著原子之間共用的電子變多，其結合的牢固度也變強。
元素中也有毫無吝惜地付出的元素。像鈉、鋁、鐵等金屬元素滿足八隅規則後，輕易讓出多餘的電子。與此相反，像氧、氮、氯一樣的非金屬元素比起付出，更喜歡得到。它們之間的結合叫做「離子鍵」。這是指丟失電子，成為陽離子的金屬元素和得到電子變成陰離子的非金屬元素之間，形成靜電結合。
通常被稱為鹽的氯化鈉（NaCl）是代表性的離子鍵物質。鈉把多餘的一個電子讓給缺一個電子的氯，從而兩者結合。這時，讓出電子的鈉成陽離子，得到電子的氯成陰離子。其結果，兩個離子之間產生電氣的相吸。它們就像磁鐵的正極和負極，粘在一起後，整整齊齊地疊起來，變成晶體。鈉的反應性極大，以致需要存放在石油裡面。而這樣的鈉和被使用於毒氣的有毒物質氯相遇後，卻成為鹽。
像金或鋁，是以一種原子形成的固體金屬中常見的金屬結合，是金屬的原子讓出與原子核的結合力較弱的外層電子，成為陽離子，形成有規律的排列。而脫離的電子在陽離子之間自由移動，讓其維持結合。讓出電子變成陽離子的原子還共用所讓出的電子。
原子之間結合時，彼此共用、付出或接受電子。危險的物質結合後，反而成為無比穩定的化合物。隨著結合方式不同，物質變弱或變強。在微粒子世界中，眾原子通過結合，誕生出截然不同的化合物。
大部分物質只以20多種元素構成。然而，這些少數元素能結合成多種多樣的化合物。據化學文摘服務社CAS，Chemical Abstracts Service記錄，全地球上的化學物質多達一億四千萬種以上，每天更新一萬個以上的新的化學物（2018年4月的資料）。如果考慮到還沒有被發現的物質，其數量會更龐大。能創造出數不勝數的多種化學物的這微粒子世界的法則誠然神秘。