Każdy żywy i nieożywiony element składający się z materii składa się z cząsteczek, które powstają z chemicznego połączenia mikroskopijnych cząsteczek znanych jako atomy. W przeciwieństwie do atomów, cząsteczki mogą przechodzić z jednego stanu do innej.
W nauce materia definiowana jest jako wszystko, co zajmuje przestrzeń i ma masę spoczynkową. Najbardziej dominujące formy materii na Ziemi są podzielone na trzy: stałe, ciekłe i gazowe. Czwarta klasyfikacja, zwana plazmą, ma największą proporcję materii we wszechświecie.
Pierwiastek chemiczny jest czystą substancją, której nie można dalej podzielić na inny rodzaj materiału jakimikolwiek środkami chemicznymi lub transformacją. Na początku XVII wieku angielski chemik John Dalton zaproponował, że pierwiastki chemiczne składają się z różnych atomów, które zachowują wszystkie właściwości pierwiastka. Atomy zasadniczo stanowią całą znaną materię. Dalton odkrył, że atomy mają różne masy, które posłużyły za podstawę praw określonych i wielokrotnych proporcji. Dalton sugerował dalej, że gdy różne typy atomów tworzą wiązania chemiczne, powstający związek zawiera proporcjonalną liczbę atomów do swojej masy. Najmniejsza jednostka związku jest określana jako cząsteczka. Jedną z najczęściej występujących cząsteczek jest cząsteczka wody. W postaci stałej cząsteczka wody występuje w postaci lodu, w postaci ciekłej, jak woda, w postaci gazowej jako para.
