La materia è costituita da particelle elementari dette atomi. Essi sono raramente liberi in natura, e sono generalmente combinati, tramite forze elettriche, in gruppi più grandi detti molecole. Le molecole possono essere composte da atomi sia della stessa sostanza che di sostanze diverse.
Gli atomi sono a loro volta composti da tre particelle, dette per l'appunto subatomiche:
protoni 
: si trovano nel nucleo dell'atomo ed hanno una carica positiva, a cui è attribuito il valore +1. Hanno una massa pari a circa 
;
neutroni 
: si trovano, come i protoni, nel nucleo ma non hanno carica elettrica (appunto neutroni). Hanno un massa di 
molto simile a quella del protone.
elettroni 
:essi ruotano attorno al nucleo e hanno carica uguale ma opposta al protone -1. Essi hanno una massa di 
, cioè1836 volte inferiore a quella del protone, contribuiscono alla massa totale dell'atomo per meno dello 0,06%.
Il numero di elettroni e protoni è lo stesso, in modo che l'atomo sia complessivamente neutro. Il numero di protoni (denominato anche numero atomico Z) determina l'elemento, mentre il numero di elettroni determina le proprietà chimiche dell'atomo. I neutroni invece possono variare di numero, determinando così la radioattività dell'atomo. Gli elementi con stesso numero atomico e diverso numero di neutroni sono detti isotopi dello stesso elemento. Usiamo la simbologia 
dove n è il numero di protoni e neutroni insieme (detto anche numero di massa A) e X il simbolo dell'elemento.
Abbiamo visto che le masse delle particelle subatomiche misurate in chilogrammi o in grammi sono piccolissime. Non è conveniente, perciò, praticamente usare numeri così piccoli. Si è pensato quindi di usare masse atomiche relative, cioè masse atomiche espresse in rapporto ad una massa di riferimento.
Allora, è stata scelta una opportuna massa di riferimento detta unità di massa atomica u (detta anche Dalton). Essa corrisponde alla dodicesima parte della massa dell'isotopo 
del carbonio, che è pari a:
La massa atomica relativa indica quante unita di massa atomica ci stanno nella massa reale dell'atomo, cioè:
Da questa relazione, possiamo anche esprimere la massa reale in funzione della massa relativa:
Per quanto riguarda la massa delle molecole, essa altro non è che la somma della massa dei singoli atomi che la compongono, cioè per una molecola composta da n atomi:
La massa atomica è data dalla relazione:
dove u è:
ed 
è la massa relativa dell'atomo (è segnata per ogni atomo nella tavola periodica).
La massa di una molecola è la somma delle masse che la compongono.
Prendiamo una massa M di 12 g di 
e vogliamo sapere da quanti 
atomi di è composta. Per fare questo ci basta eseguire il rapporto tra la massa M e la massa atomica o molecolare dell'elemento in questione, cioè in formule:
nel nostro caso (ricordiamo che la massa del carbonio è 
):
Questo numero particolare è detto numero di Avogadro 
.
Possiamo ora definire un'altra importante grandezza notevole: la mole.
La mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari (atomi o molecole) quanti sono gli atomi presenti in 12 g di carbonio , cioè la quantità che contiene atomi o molecole. In formule:
La mole n per i chimici è una grandezza fondamentale, ma non lo è per i fisici in quanto come visto può essere ricavata dal rapporto tra la massa della sostanza e la massa atomica.
La massa di una mole è detta massa molare 
e si misura in 
, ossia:
Quindi la massa molare è la massa relativa misurata in grammi.
