元素
不做实验，我们似乎是不可能预测一种元素的化学性质和物理性质的。但是由于原子是彼此间相互作用的，因此只要知道元素原子的质子数，也就是原子序数，就能预测关于该元素的许多物理和化学性质。元素周期表就是很好的预测上具。
在元素周期表中，元素按原子序数递增顺序排列。从元素周期表中可以发现具有相似物理和化学性质的元素有特定的间隔，即原子序数有周期性。利用这种周期性，只要知道某种元素在周期表的位置，就有可能知道它的特征。当元素周期表首次编制完成时，化学家们就用这种周期性预测了当时还未知的锗元素的存在。如今，化学家们也用它预测尚未合成的超重元素的性质。
元素周期表中，大多数元素是金属元素，并且占据了周期表左侧所有位置，非金属元素出现在右侧，介于非金属元素和金属元素之间的类金属元素将它们分隔开。元素周期表中，元素是按纵列的族和水平行的周期排列的。同一族中的元素通常具有相似的化学性质。
目前，已发现的元素有109种（它们的名称参见元素周期表）。在地壳形成时，10以后的元素可能原来就已经存在，也可在高能粒子加速器中合成，再次发现这些元素。在周期表内方框的顶部显示每种元素的原子序数。同位素是指核内质子数相同而中子数不同的同种元素。有些元素的同位素有放射性，即原子核自发地裂变并发射出高能粒子。
一个原子所有中子和质子的质量总和叫原子质量。方便起见，化学家经常提到相对原子质量概念（以前也叫原子量）。它是这样定义的：考虑元素的所有同位素的比例，将元素“平均”原子质量与碳元素的一种同位素——碳一12质量的1／12比较得到。
混合物和化合物
当两种或两种以上的原子键合在一起时，就形成了分子。分子可以由同种元素的多个原子或不同元素的原子组成。分子可以通过多种途径形成混合物、溶液、乳液甚至新化合物。尽管大多数人认为化合物是化学家们所关心的专业范畴，但是所有形式的混合物对化学家们来说也是极其重要的。
日常生活中属于混合物的最常见例子就是垃圾桶内的垃圾——在里面可能发现各种物质如玻璃、纸张、塑料及金属等混在一块。垃圾桶内没有化学反应发生，这些废弃物只是混在一块，并不是通过化学键结合在一起。
一杯咖啡或茶就是包含化合物和溶液的例子。化合物是指至少由两种不同元素原子形成的分子，水（H2O）是地球上最常见也是最丰富的化合物。在水中，其他化合物也一样，原子是通过化学键连接在一起的。化学键有多种类型，它们都与分子内原子间共享电子有关。只有化学反应才能使一个化学键形成或断裂，而不能通过摇晃、按压或过滤等物理手段将单一的元素连接或分开。
水的分子结构使其成为一种很好的溶剂。水有时候也叫通用溶剂，因为很多物质都可以溶解在其中。泡一杯热饮如咖啡或茶，水是必不可少的溶剂。热水可溶解研磨的咖啡豆或茶叶中的可口的物质。有些人会在水里放些固体溶质（糖）和液体溶质（牛奶或奶油），这些溶质易溶于水，它们被分解成分子或离子均匀地分布在溶剂中。最终，溶质分子在没有任何辅助下自发地分散在热饮中，如果搅拌这杯热饮，它们将溶解得更快。和溶解的分子一样，咖啡中含有研磨的咖啡豆的细小颗粒，悬浮在咖啡中，但是它们并没有像溶质一样发生化学上的变化。如果是泡在含钙离子、镁离子和碳酸氢根离子的硬水中，饮料的表面会出现一层膜或浮渣——可以加点弱酸如柠檬汁防止这种现象。这层浮渣主要是由碳酸钙固体组成，极易溶于酸。
人造黄油是乳液的一个典型例子。乳液是指两种互不相溶液体的混合物。在乳液中，组分并不分解，只是一种液体的液滴悬浮于另一种液体。人造黄油是脂肪、油和牛奶（大部分是水）组成的乳液。通常，油和水不相融，因为它们的分子结构差异很大，意味着同种分子比异种分子之间具有更强的引力。但是，可以通过剧烈地摇晃改变这种状态。在制作沙拉时，裹着的油可以用醋（大部分也是水）乳化。摇晃会将两种液体分成小液滴，这样就形成了暂时的乳液。当液滴重新聚集在一块时，两种液体会分层，油浮在醋上。
制作人造黄油时需要一种更具持久性的乳化剂。乳化剂就是指一端亲水、另一端亲油的分子。
