El agua es una sustancia compuesta por dos tipos de átomos diferentes: oxígeno e hidrógeno. Lo que históricamente ha asombrado a los científicos, incluyendo a John Dalton (1776-1844), iniciador de la teoría atómica moderna, ha sido la forma en que estos átomos están combinados entre sí para constituir el agua. Esta combinación química precisa le da al agua sus propiedades características, no sólo químicas sino también físicas, y son las que apreciamos con los sentidos. Toda el agua, ya sea de mar, río o laguna, siempre tendrá la misma proporción o composición de hidrógeno y oxígeno.
El hecho de que el agua esté formada por átomos de hidrógeno y oxígeno no significa que pueda descomponerse en sus partes fácilmente. Por ejemplo, es imposible separar esta sustancia compuesta hirviéndola simplemente. El agua no se descompone cuando se hierve. Sigue siendo agua. El agua no es una sustancia elemental porque está formada de dos tipos de átomos: hidrógeno y oxígeno. Tampoco es una mezcla porque no pueden separarse sus componentes (hidrógeno y oxígeno) por medios físicos sencillos. El agua es un ejemplo de una sustancia compuesta; sin embargo, el agua que bebemos es una mezcla de sales y gases disueltos. Las sales pueden separarse a través de la destilación. Así se produce el agua destilada que, aunque no tiene sales, sigue siendo una mezcla porque contiene gases disueltos. Tener agua pura, sin nada disuelto es muy difícil y costoso. En el Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM se fabrica agua pura, para lo cual se destila y después se desioniza.
Aunque dos sustancias compuestas estén formadas por los mismos átomos, como el agua y el agua oxigenada, tienen propiedades diferentes. La diferencia está en la proporción en que se encuentran sus átomos. Existen más de diez millones de sustancias compuestas en el mundo, muchas de ellas identificadas por personas dedicadas a la química. Cada sustancia compuesta está formada por átomos, de al menos dos tipos, unidos entre sí por enlaces químicos. El tipo de átomos y la forma en que se unen da a la materia propiedades características.
Entre los millones de sustancias que existen en la Tierra, hay algunas con las cuales la humanidad está familiarizada porque son de uso común. Dos de ellas son la sacarosa y el etanol. La sacarosa es lo que se vende como azúcar y el etanol está en todas las bebidas alcohólicas. Ambas son sustancias compuestas porque están formadas de carbono, hidrógeno y oxígeno como se indica en el próximo cuadro, donde también se observan algunas de sus propiedades. Con estos dos ejemplos puede verificarse que dos sustancias compuestas por los mismos átomos no tienen las mismas propiedades.
