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La massa molecolare di una sostanza (detta pure impropriamente peso molecolare, che differisce dalla massa molare se non per l'unità di misura) è il rapporto tra la massa di una data quantità di quella sostanza e il numero di moli della stessa quantità di quella sostanza. È comunemente espressa in unità di massa atomica (u). In alcuni casi, per massa molecolare di una sostanza si intende il rapporto tra la massa di una data quantità di quella sostanza e il numero di entità elementari (ad esempio molecole) costituenti la stessa quantità di quella sostanza. La costante di conversione tra queste due interpretazioni della massa molecolare è la costante di Avogadro, ovvero il numero di particelle elementari di una sostanza costituenti una mole di quella sostanza (per definizione di mole, la costante di Avogadro è la stessa per qualsiasi sostanza): m [ g / N p e ] N A = m [ u ] {\displaystyle {\frac {m[g/N_{p}e]}{N_{A}}}=m[u]} dove: m [g/Npe] è la massa molecolare espressa in grammi su numero di particelle elementari; m [u] è la massa molecolare espressa in unità di massa atomica; NA è la costante di Avogadro.

La costante di Avogadro, chiamata così in onore di Amedeo Avogadro e denotata dal simbolo N A {\displaystyle N_{A}} o L {\displaystyle L} , è il numero di particelle (atomi, molecole o ioni) contenute in una mole. Tale costante ha le dimensioni dell'inverso di una quantità di sostanza (cioè mol-1). Tale costante è pari a 6,02214076×1023. Il numero di Avogadro, che ha il medesimo valore numerico della costante di Avogadro, è invece una quantità adimensionale: 6,02214076×1023. Tuttavia, la denominazione "numero di Avogadro" era utilizzata prima del 1971 per indicare la stessa costante di Avogadro, e talvolta viene ancora utilizzata con quest'ultimo significato.

L'atomo (dal greco àtomos : indivisibile,) è la struttura nella quale la materia è organizzata in unità fondamentali che costituiscono gli elementi chimici. Questi si aggregano normalmente in unità stabili dette molecole che caratterizzano le sostanze chimiche. Concepito come l'unità più piccola e indivisibile della materia secondo la dottrina atomistica dei filosofi greci Leucippo, Democrito ed Epicuro, e teorizzato su base scientifica all'inizio del XIX secolo, verso la fine dell'Ottocento, con la scoperta dell'elettrone, fu dimostrato che l'atomo è composto da particelle subatomiche (oltre all'elettrone, il protone e il neutrone). Se nel mondo fisico abituale la materia, nei suoi stati solido, liquido e gassoso, è costituita dalle unità elementari degli atomi, a valori di pressione e temperatura sufficientemente elevati la loro esistenza non è possibile, determinandosi lo stato di plasma.