離子是帶電的原子或原子團。當原子或原子團失去或獲得一個或多個電子時，它們會變成帶電的粒子，這些粒子被稱為離子。電子的得失過程稱為電離，而電離過程的能量變化可以通過電離能來量化。如果原子或原子團獲得電子，它們會形成陰離子；如果失去電子，則會形成陽離子。雖然原子團包含多個原子，因此它們的質量和體積通常比構成它們的原子大，但這并不意味著原子團一定比原子大。在原子中，質子數等于電子數，因此不顯示電性；而常見的原子團通常帶有正或負電荷，因為它們的質子總數和電子總數通常不相等。常見的原子團包括氫氧根（OH-）、硝酸根（NO3-）、碳酸根（CO3 2-）、硫酸根（SO4 2-）、亞硫酸根（SO32-）、氯酸根（ClO3-）、磷酸根（PO4 3-）、碳酸氫根（HCO3-）、銨根（NH4+）、高錳酸根（MnO4-）和錳酸根（MnO4 2-）。原子團并不在所有化學反應中都保持不變。例如，在用KClO3制取O2的反應中，氯酸根發生了變化。原子團的整體化合價通常等于其所帶電荷的數值，且正負相同。例如，硫酸根（SO4 2-）在組成化合物時顯示-2價。原子是化學變化中的最小微粒，它們也是構成物質的基本單元，包括非金屬單質（如金剛石、石墨）、金屬單質（如鐵、汞）和稀有氣體。原子不斷運動，盡管它們體積很小，但具有一定的質量。關于原子的概念可以追溯到公元前5世紀，但直到19世紀初，化學家道爾頓才基于實驗事實和邏輯推導，在1803年提出了科學的原子論。分子是保持物質化學性質的最小粒子。每個分子與其所構成的物質具有相同的化學性質，但無法保持物質的物理性質，因為這些性質是大量分子聚集后表現出的宏觀現象。分子的性質包括：質量和體積都很小；總是不斷運動，溫度越高，運動越快；分子之間存在間隔，這解釋了氣體易于壓縮和混合液體體積減小的現象；同種物質的分子性質相同，而不同物質的分子性質不同。例如，水和冰雖然由不同狀態的水分子構成，但它們具有相同的分子性質，因此都能解渴。