Las moléculas son agrupaciones estables de átomos unidos por un tipo de enlace químico que se denomina enlace covalente. Además de este enlace entre átomos las moléculas pueden unirse entre sí y organizarse en forma cristalina en el estado sólido. Las moléculas se representan mediante fórmulas químicas y mediante modelos.
Cuando dos o más átomos iguales o diferentes se unen entre sí formando una agrupación estable dan lugar a una molécula. Así, los gases hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) están constituidos por moléculas diatómicas en las cuales los dos átomos componentes son esencialmente iguales; el agua está formada por moléculas que se producen por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O); en el gas metano (CH4) cuatro átomos de hidrógeno se enlazan con uno de carbono para formar la correspondiente molécula.
Cada molécula de una sustancia compuesta constituye la porción más pequeña de materia que conserva las propiedades químicas de dicha sustancia. Aunque todos tienen elementos en común, como vigas, puertas, ventanas y demás, la disposición de los mismos es distinta. O en otros términos,las sustancias compuestas puras pueden ser consideradas como conjuntos de moléculas iguales. Cualquier proceso observable en o entre sustancias químicas puede interpretarse desde el punto de vista de lo que les sucede a sus átomos,a sus iones o a sus moléculas. Este fue el planteamiento mantenido por primera vez por Dalton, que supuso una nueva orientación de la química y dio lugar, como uno de sus frutos, a la confección de la primera tabla de masas atómicas.
Ante la diversidad de elementos químicos existentes en la naturaleza cabe preguntarse cuál es la razón por la que unos átomos se reúnen formando una molécula y otros no; o de otra manera, por qué no toda molécula o agrupación de átomos imaginable tiene existencia real. Una primera respuesta puede hallarse en la tendencia observada en todo sistema físico a alcanzar una condición de mínima energía. Aquella agrupación de átomos que consiga reducir la energía del conjunto dará lugar a una molécula,definiendo una forma de enlace químico que recibe el nombre de enlace covalente.
Junto con esa idea general de configuración de energía mínima, otros intentos de explicación de este tipo de enlace entre átomos han sido planteados recurriendo a las características fisicoquímicas de las estructuras electrónicas de los átomos componentes.
