В физике и химии имеется много методов, позволяющих точно определить размеры молекул, атомов химических элементов и входящих в них частиц. Некоторые из этих методов будут рассмотрены дальше. Если условно представлять себе молекулы в виде шариков, то их диаметры в большинстве случаев меньше нанометра (1 нм=10^-9 м). Например, диаметр молекулы воды (Н₂0) равен 0,26 нм.

Молекулы так малы, что представить себе их размеры можно только с помощью сравнений. Приведем одно из них: молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара. Заметим, что молекулы органических веществ, и особенно полимеров, могут содержать тысячи атомов и имеют значительно большие размеры.

Массы молекул оказались по привычным для нас масштабам тоже весьма малыми. Например, масса молекулы кислорода (О₂) равна 53,5*10^-27 кг, а масса молекулы водорода (Н₂) — 3,34*10^-27 кг. Масса самого легкого в природе атома водорода (Н) равна 1,672*10^-27 кг. На практике измерять массы молекул и атомов в килограммах или граммах оказалось неудобным. Для этого была введена новая, дополнительная единица измерения — атомная единица массы. Атомной единицей массы называют 1/12 массы изотопа углерода С¹²; краткое наименование — а. е. м.

Масса молекулы, (атома), выраженная в атомных единицах массы, называется относительной молекулярной (атомной) массой. Она показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С¹². Например, относительная масса молекулы водорода равна 2,01594, а молекулы азота — 28,0134. Точные измерения показали, что 1 а. е. м. = 1,660*10^-27 кг. Таким образом, зная массу молекулы m_отн в атомных единицах, ее массу m в кг можно найти по следующей формуле:

m=m_отн*1,660*10^-27 кг.