Molekul
dimensi, namun tata nama kimia semacam itu membutuhkan banyak kata dan istilah yang bukan merupakan bagian dari rumus kimia.
Molekul memiliki kesetimbangan geometri-panjang dan sudut ikatan-tetap yang dengannya mereka terus berosilasi melalui gerak vibrasi dan rotasi. Bahan murni terdiri dari molekul dengan struktur geometris rata-rata yang sama. Rumus kimia dan struktur molekul adalah dua faktor penting yang menentukan sifat-sifatnya, terutama reaktivitasnya. Isomer berbagi rumus kimia tapi biasanya memiliki sifat
yang sangat berbeda karena strukturnya yang berbeda. Stereoisomer, jenis isomer tertentu, memiliki sifat fisiko-kimia yang sangat mirip dan pada saat bersamaan berbeda aktivitas biokimianya.
Spektroskopi molekuler berhubungan dengan respon (spektrum) molekul yang berinteraksi dengan sinyal probing energi yang diketahui (atau frekuensi, sesuai dengan rumus Planck). Molekul memiliki tingkat energi terkuantisasi yang dapat dianalisis dengan mendeteksi pertukaran energi molekul melalui absorbansi atau emisi. Spektroskopi umumnya tidak mengacu pada studi difraksi dimana partikel seperti
neutron, elektron, atau sinar-X energi tinggi yang berinteraksi dengan susunan molekul reguler (seperti dalam kristal).
Spektroskopi gelombang mikro biasanya mengukur perubahan rotasi molekul, dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi molekul di luar angkasa. Spektroskopi inframerah mengukur perubahan vibrasi molekul, termasuk stretching, bending atau twisting. Ini biasanya digunakan untuk mengidentifikasi jenis ikatan atau gugus fungsi dalam molekul. Perubahan pengaturan elektron menghasilkan jalur penyerapan atau emisi pada sinar ultraviolet, sinar
tampak atau inframerah dekat, dan menghasilkan warna. Spektroskopi resonansi inti sebenarnya mengukur lingkungan inti tertentu dalam molekul, dan dapat digunakan untuk mengkarakterisasi jumlah atom dalam posisi yang berbeda dalam molekul.
Studi tentang molekul melalui fisika molekuler dan kimia teoretis sebagian besar didasarkan pada mekanika kuantum dan sangat penting untuk memahami ikatan kimia. Molekul yang paling sederhana adalah ion-molekul hidrogen, H+ 2, dan yang paling sederhana dari semua ikatan kimia adalah ikatan satu elektron. H+ 2 terdiri dari dua proton bermuatan positif dan satu elektron
bermuatan negatif, yang berarti bahwa persamaan Schrödinger untuk sistem tersebut dapat dipecahkan lebih mudah karena kurangnya tolakan elektron-elektron. Seiring dengan kepesatan perkembangan komputer digital, solusi pendekatan untuk molekul yang lebih rumit menjadi mungkin dan merupakan salah satu aspek utama dari kimia komputasi.
Ketika mencoba untuk menentukan secara ketat apakah susunan atom cukup stabil untuk dianggap sebagai molekul, IUPAC menyarankan agar "sesuai dengan depresi pada permukaan energi potensial yang cukup dalam untuk membatasi setidaknya satu keadaan vibrasi". Definisi ini tidak bergantung pada sifat interaksi antara atom, namun hanya pada kekuatan interaksi.
Sebenarnya, ini termasuk spesies yang terikat lemah yang secara tradisional tidak dianggap sebagai molekul, seperti helium dimer, He2, yang memiliki satu keadaan ikatan vibrasi dan terikat secara longgar sehingga hanya dapat diamati pada suhu yang sangat rendah.
Stabil-tidaknya susunan atom untuk dianggap sebagai molekul secara inheren merupakan definisi operasional. Secara filosofis, oleh karena itu, sebuah molekul bukanlah entitas fundamental (sebaliknya, misalnya, terhadap partikel dasar); sebaliknya, konsep molekul adalah cara kimiawan untuk membuat pernyataan yang berguna tentang kekuatan interaksi skala atom di dunia yang kita amati.
Atom Polaritas kimia Ikatan kovalen Molekul diatomik Daftar senyawa kimia Daftar molekul interstelar dan sirkumstelar Perangkat lunak perancang molekul Rekayasa molekul Geometri molekul Hamiltonan molekul Ion poliatomik Pemodelan molekul Orbital molekul Ikatan non kovalen Sistem periodik molekul kecil Molekul kecil Perbandingan perangkat lunak untuk pemodelan mekanika molekul Molekul van der Waals World Wide Molecular Matrix