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Toda la materia es una agrupación masiva de moléculas. Se trata de una unión de dos o más átomos, que son la unidad más básica de materia física. A cada uno se le asigna un peso diferente, basado en la cantidad de protones y neutrones en el núcleo y electrones en la nube circundante. La misma fuerza electromagnética que mantiene unido a un solo átomo también puede unir dos o más átomos para formar una molécula, mientras que varios de ellos se unen para formar materia.
Átomos
Los átomos, los "bloques de construcción" básicos de la vida, están compuestos por tres partículas: neutrones, protones y electrones. La mayor parte de la masa del átomo se encuentra en el núcleo, en su centro, compuesto por protones y neutrones, mientras que los electrones forman una nube en el área exterior del núcleo. Los protones tienen carga positiva, mientras que los electrones tienen carga negativa y los neutrones son neutros. El peso atómico de un átomo está determinado por el número de protones y neutrones, mientras que su número atómico es igual solo al número de protones presentes. Si bien los electrones pueden variar (como en el caso de los iones, átomos que han ganado o perdido electrones) y los neutrones pueden no estar presentes (como en los átomos de hidrógeno, que no los tienen), la cantidad de protones en un átomo nunca cambia. Como los electrones pueden adquirirse o perderse y los neutrones pueden no existir, los elementos se identifican por el número atómico, ya que el número de protones es constante. La tabla periódica de los elementos es una tabla que muestra todos los elementos cuya existencia se conoce, ordenados parcialmente según el número. El primer y más simple elemento, el hidrógeno, con solo un protón y un electrón, tiene el número atómico uno, mientras que los elementos más grandes, como la radio, el número 88, están ordenados por su número de protones.
Moléculas
Las moléculas son la combinación de dos o más átomos, que forman una sustancia específica. Quizás las combinaciones más conocidas sean agua (H2O), dióxido de carbono (CO2) y oxígeno (O2 o, más precisamente, dioxígeno). La fórmula química de la molécula (como H2O) muestra los átomos específicos que la componen, así como la cantidad de cada elemento que se puede encontrar. En el caso del agua (H2O), hay dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno en cada una de las moléculas de agua. Si la molécula perdiera uno de esos átomos, el compuesto dejaría de ser agua.
Conexiones
Las moléculas permanecen cohesivas porque las partículas positivas y negativas del átomo (protones y electrones, respectivamente) se atraen entre sí. A esto se le llama enlaces químicos. Cada molécula tiene un extremo positivo y otro negativo, como los de una célula, que los unen a otras moléculas para crear la sustancia en cuestión. En el caso del agua, los átomos de oxígeno cargados positivamente son atraídos por el átomo de hidrógeno cargado negativamente, formando un enlace de hidrógeno.
Compuestos
Los compuestos son una combinación de más de un elemento, como hidrógeno y oxígeno (agua) o sodio y cloro (sal). Aunque solo hay 118 elementos conocidos, la combinación y secuencia específicas de átomos da lugar a un número infinito de posibilidades. Por ejemplo, el compuesto químico etanol, comúnmente conocido como alcohol, tiene la fórmula química C2H5OH. Aunque hay seis átomos de hidrógeno presentes, el último está vinculado al átomo de oxígeno. De hecho, es la unión de un átomo de carbono al grupo hidroxilo (OH), que define cualquier compuesto orgánico como alcohol, pero no específicamente como etanol.
Elementos simples
Aunque algunas sustancias pueden constar de un solo elemento, su cantidad también diferencia entre diferentes sustancias. El oxígeno que necesitan los humanos y otros animales es la combinación de dos átomos de oxígeno (O2). Sin embargo, tres átomos de oxígeno (O3) forman la sustancia ozono, que es una parte esencial de la atmósfera terrestre, pero que puede ser tóxica para la vida orgánica.
