花儿和美酒会散发出香气；蔗糖放入水中，会变得无影无踪；湿漉漉的衣服经过晾晒，水就不翼而飞了……生活中发生的这些现象说明：像酒精、水、蔗糖等物质都是由人们肉眼看不到的、不断运动着的小微粒——分子构成的。分子是指物质中能独立存在而保持其组成和一切化学性质的最小微粒。
虽然人们用肉眼看不到分子，但科学家能用科学仪器拍摄出分子的照片，这就有力地证明了分子存在的真实性。一滴水里大约含有167×1021个水分子。若量取18毫升水(4℃时)，其中竟含有602×1023个水分子，数量大得惊人。分子虽是很小的微粒，但有质量。如1个水分子的质量约是3×10-26千克。
100毫升水和100毫升酒精混合后，总体小于200毫升；将蔗糖放进水中后蔗糖就会消失，湿衣服能被晾干。这些事实说明，一切物质的分子都在不断地运动，并且分子之间有一定的间隔。
实验证明，水通电后能产生氢气和氧气。这一变化说明，水分子在直流电作用下，可分解成氢原子和氧原子；每一个水分子可以分解成两个氢原子和一个氧原子；每两个氢原子结合成一个氢分子；每两个氧原子可以结合成一个氧分子。水分子、氢分子、氧分子是性质完全不同的分子，它们分别保持水、氢气、氧气各自的化学性质。这又说明同种物质的分子化学性质相同，不同物质的分子化学性质不同。
分子在化学反应中可以分解成原子。有的分子由1个原子组成，如氩、氙；有的分子由多个原子组成，如氧、硫。多数分子是由不同元素的原子组成的，如水、二氧化碳。任何纯净物都有固定的化学组成，也就是说元素的种类及元素的质量比是一定的，因此化学上常用元素符号来表示物质的组成。用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式。如O2、H2O、CO2分别表示氧气、水、二氧化碳的组成。化学式中各原子的原子量总和叫做式量，如H2O的式量=1×2+16=18。
“原子”这一术语是希腊文“不可分割的”意思。早在公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特就已经提出原子的概念，认为一切物质都是由不可分割的小微粒——原子构成，但缺乏科学实验的验证。经过十几个世纪的探索，17世纪～18世纪，科学家通过实验，证实了原子的真实存在。19世纪初英国化学家道尔顿在进一步总结前人经验的基础上，提出了具有近代意义的原子学说。这种原子学说的提出开创了化学的新时代，它解释了很多物理、化学现象。
在化学反应中，分子可以分成原子，但原子却不能再分。在化学反应中分子发生了变化，产生了新的分子，而原子依旧是原来的原子。因此，化学上把原子定义为：原子是化学变化中的最小微粒。
原子是肉眼看不见的微粒，假如把1亿个原子排成一行，也只不过才有1厘米长。原子虽小，但有质量。例如，1个氧原子质量约为2656×10-26千克，1个氢原子质量约为1674×10-27千克。原子和分子一样，处于不断运动之中，同种原子的性质相同，不同种原子的性质不同。
原子在化学变化中不能再分，这已被大量实验所证实，但是，并不是说在任何情况下原子永远是“不可分割的”最小微粒。放射现象的发现证实了这一看法，并揭开了原子内部结构的秘密。大量实验证明，原子是由带正电的原子核和围绕原子核不断运动、带负电的核外电子组成。原子质量的9995%以上都集中在原子核上。原子核和核外电子相互吸引，组成电中性的原子。放射性物质在放射过程，原子核发生了变化，变成了另一种元素的原子。由此人们认识到原子并不是不可分割的最小微粒，它的内部还存在着一个复杂的天地。
1932年英国物理学家查德威克发现了中子，以后科学家们确认原子核主要是由质子和中子构成的。后来进一步的实验揭示，原子核内除质子、中子外，还有多种基本粒子。
氧气、水、二氧化碳等物质分别由电中性的氧分子、水分子、二氧化碳分子构成。铁、汞、钠等金属分别由电中性的铁原子、汞原子、钠原子直接构成。构成物质的小微粒除了电中性的分子、原子之外，还有一种带电的小微粒叫做离子。像我们所熟悉的食盐——氯化钠就是由带正电的阳离子Na+和带负电的阴离子C1-构成的。化学上，把带电的原子或原子团叫做离子。
原子失电子而带正电荷，形成阳离子，阳离子所带的正电荷数等于该原子失去的电子数，即该元素的正化合价；原子得电子带负电荷，形成阴离子，阴离子所带的负电荷数等于该原子得到的电子数，即负化合价。离子的表示方法是用离子符号，即将离子所带的电荷数分别写在元素符号的右上角。例如：钠离子Na+、铵离子NH4+是阳离子，氯离子C1-、氢氧离子OH-是阴离子。
Na+表示带1个单位正电荷的钠离子，OH-表示带1个单位负电荷的氢氧根离子。Na+1与OH-1是化合价的表示方法，Na+1表示钠的化合价是+1价，OH-1表示氢氧根的化合价是-1价。