Un atomo rappresenta la parte più piccola di un elemento che conserva ancora le caratteristiche di quell'elemento, e il legame tra due o più atomi forma una molecola. Le molecole sono spesso definite come la parte più piccola di un composto chimico formato dal legame di atomi di diversi elementi, ma una molecola può anche consistere in un legame tra lo stesso tipo di atomo, come due atomi di idrogeno che si legano per formare una molecola di idrogeno (H 2 ) . Nella loro definizione più rigorosa, le molecole di composti contengono due o più atomi di elementi diversi e non possiedono né una carica elettrostatica netta negativa né positiva, e quelle molecole che consistono negli atomi di un solo tipo di elemento, come H 2 o O 2 , sono chiamate molecole omonucleari.
Il termine "molecola" è usato meno rigorosamente al di fuori della chimica. Ad esempio, i singoli atomi non legati di un gas nobile possono essere indicati come "molecole" nella teoria del gas cinetico. Le molecole di composti che possiedono una carica negativa o positiva sono, secondo la definizione chimica, denominate ioni, ma possono essere indicate come "molecole" nella chimica organica o nella fisica quantistica.
Le molecole possono essere scomposte nei loro singoli atomi e i singoli atomi possono essere ulteriormente suddivisi nelle loro tre principali particelle subatomiche: elettroni, protoni e neutroni. A questo livello, le particelle non mostrano più nessuna delle caratteristiche del singolo elemento chimico da cui provengono. I protoni ei neutroni di un atomo sono anche chiamati nucleoni e si trovano nel nucleo dell'atomo, la porzione di un atomo che contiene la maggior parte della sua massa. Il nucleo ben chiuso, senza gli elettroni che orbitano attorno ad esso, rappresenta la stragrande maggioranza delle dimensioni dell'atomo e ha una dimensione da circa 10.000 a 50.000 volte inferiore a quella dell'intero atomo.
