Molekyler har en likevektstilstand med hensyn til geometri (bindingslengde og vinkler). De oscillerer med vibrasjon og rotasjon stadig omkring likevektstilstanden. Et rent stoff består av molekyler med samme gjennomsnittlige geometriske struktur. Den kjemiske formelen og strukturen til et molekyl er de to viktigste faktorene for de kjemiske egenskapene, spesielt reaktivitet. Isomerer deler kjemisk formel, men har normalt svært ulike kjemiske egenskaper på grunn av deres ulike strukturer. Stereoisomerer, en spesiell variant av isomerer, kan ha svært like fysiokjemiske egenskaper og samtidig svært ulike biokjemiske aktiviteter.