תוֹכֶן
כל החומר הוא קיבוץ מסיבי של מולקולות. אלה הם איחוד של שני אטומים או יותר, שהם היחידה הבסיסית ביותר של חומר פיזי. לכל אחד מהם משקל שונה, בהתבסס על מספר הפרוטונים והנייטרונים בגרעין ואלקטרונים בענן שמסביב. אותו כוח אלקטרומגנטי המחזיק אטום בודד יחד יכול גם להצטרף לשניים אטומים או יותר כדי להרכיב מולקולה, בעוד שכמה מהם מתאחדים ליצירת חומר.
אטומים
אטומים, "אבני הבניין" הבסיסיות של החיים, מורכבים משלושה חלקיקים: נויטרונים, פרוטונים ואלקטרונים. עיקר מסת האטום נמצא בגרעין, במרכזו, מורכב מפרוטונים ונויטרונים, בעוד שאלקטרונים יוצרים ענן באזור שמחוץ לגרעין. לפרוטונים מטען חיובי ואילו אלקטרונים טעונים שלילית ונייטרונים ניטרליים. משקל האטום של אטום נקבע על ידי מספר הפרוטונים והנויטרונים, בעוד שמספרו האטומי שווה למספר הפרוטונים הקיים בלבד. אמנם אלקטרונים יכולים להשתנות (כמו במקרה של יונים, אטומים שצברו או איבדו אלקטרונים) ונוירונים עשויים שלא להיות נוכחים (כמו באטומי מימן, שאין להם אותם), אך מספר הפרוטונים באטום לעולם לא משתנה. מכיוון שניתן לרכוש או לאבד אלקטרונים, ואולי נויטרונים אינם קיימים, היסודות מזוהים על ידי המספר האטומי, מכיוון שמספר הפרוטונים קבוע. הטבלה המחזורית של האלמנטים היא טבלה המציגה את כל האלמנטים שקיומם ידוע, מסודרים חלקית לפי המספר. היסוד הראשון והפשוט ביותר, מימן, עם פרוטון אחד ואלקטרון אחד בלבד, כולל מספר אטומי אחד, ואילו יסודות גדולים יותר, כמו הרדיו, מספר 88, מסודרים לפי סדר הפרוטונים שלהם.
מולקולות
מולקולות הן שילוב של שני אטומים או יותר, ויוצרים חומר ספציפי. אולי השילובים הידועים ביותר הם מים (H2O), פחמן דו חמצני (CO2) וחמצן (O2 או, ליתר דיוק, דו חמצני). הנוסחה הכימית של המולקולה (כמו H2O) מציגה את האטומים הספציפיים המרכיבים אותה, כמו גם כמה מכל יסוד ניתן למצוא. במקרה של מים (H2O), ישנם שני אטומי מימן ואחד של חמצן בכל אחת ממולקולות המים. אם המולקולה תאבד אחד מאותם אטומים, התרכובת כבר לא תהיה מים.
חיבורים
המולקולות נשארות מגובשות מכיוון שהחלקיקים החיוביים והשליליים של האטום (פרוטונים ואלקטרונים, בהתאמה) מושכים זה את זה. זה נקרא קשרים כימיים. לכל מולקולה יש סוף חיובי ושלילי, כמו אלה שנמצאים בתא, שמצטרפים אליהם למולקולות אחרות כדי ליצור את החומר המדובר. במקרה של מים, אטומי החמצן הטעונים באופן חיובי נמשכים לאטום המימן הטעון שלילי ויוצרים קשר מימן.
תרכובות
תרכובות הן שילוב של יותר מרכיב אחד, כגון מימן וחמצן (מים) או נתרן וכלור (מלח). למרות שיש רק 118 אלמנטים ידועים, השילוב והרצף הספציפי של האטומים מולידים אינסוף אפשרויות. לדוגמא, אתנול התרכובת הכימית, המכונה בדרך כלל אלכוהול, הנוסחה הכימית C2H5OH. אמנם ישנם שישה אטומי מימן, אך האחרון מקושר לאטום החמצן. זהו, למעשה, הצמדת אטום פחמן לקבוצת ההידרוקסיל (OH), המגדירה כל תרכובת אורגנית כאלכוהול, אך לא ספציפית כאתנול.
אלמנטים פשוטים
למרות שחומרים מסוימים עשויים להיות מורכבים מאלמנט אחד בלבד, גם כמותו מבדילה בין חומרים שונים. החמצן שאנשים ובעלי חיים אחרים זקוקים לו הוא שילוב של שני אטומי חמצן (O2). עם זאת, שלושה אטומי חמצן (O3) יוצרים את החומר אוזון, המהווה חלק חיוני באטמוספירה של כדור הארץ, אך יכול להיות רעיל לחיים אורגניים.
