Una specie chimica è una qualsiasi struttura di natura chimica, considerata a prescindere dal numero di entità molecolari (ad esempio atomi o molecole) che la compongono.
Un insieme di un numero imprecisato di entità molecolari dello stesso tipo costituisce dunque una specie chimica. Una determinata specie chimica è definita se sono definite la natura, la proporzione e la disposizione degli elementi chimici che la compongono.
Ad esempio, l'acqua è una specie chimica in quanto:
Sono quindi specie chimiche:
L'unica prerogativa per definire una specie chimica è che questa abbia una "natura chimica" ben definita (cioè deve avere una sua formula chimica). Le miscele non sono ad esempio specie chimiche, in quanto al loro interno contengono più specie chimiche di natura differente. Neanche le fasi sono specie chimiche, in quanto nella stessa fase possono coesistere più specie chimiche di natura differente.
A partire da ciascun elemento chimico possono essere definite diverse specie chimiche ad esso associato, che si differenziano da questo a seconda della composizione isotopica, della carica (o stato di ossidazione), ecc.
Secondo la IUPAC infatti:
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