물질
입자에 의한 물질의 정의에 따르면 원자는 경입자의 일종인 전자와 쿼크에 의해 이루어진 바리온인 양성자, 중성자로 이루어진다. 이렇게 이루어진 원자는 다시 분자를 구성한다. 이러한 의미에서 원자와 분자를 물질의 기본단위로 정의할 수 있다. 이러한 정의는 이온과 같이 원자가 아닌 상태의 물질에서도 적용될 수 있다.
탄소-12
탄소-12는 원자 질량의 기준이 된다. 이는 1961년에 탄소-12 원자 1개 질량의 1/12를 원자 질량 단위로 하는 정의가 채택된 것이 시초이며, 현재까지 사용되고 있다. 이전까지는 산소를 이용하여 원자 질량을 정의하였으나, 물리학자들이 산소-16만을 고려한 원자 질량 단위를 사용한 반면 화학자들은 모든 산소 동위 원소의 비율을 고려한 원자 질량 단위를 사용하면서 미세한 오차가 발생하였기 때문이다. 이 정의에 따라 탄소-12의 원자 질량은 정확히 12가 되며, 이와 비교한 다른 원자들의 상대적 질량값을 원자량으로 정하게 된다.