เรขาคณิตโมเลกุลคือ การจัดเรียงตัว แบบสามมิติของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลซึ่งรวมถึงรูปร่างทั่วไปของโมเลกุล ตลอดจนความยาวพันธะมุมพันธะ มุมบิด และ พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตอื่นๆ ที่กำหนดตำแหน่งของแต่ละอะตอม

รูปทรง โมเลกุลมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติหลายประการของสาร รวมถึงปฏิกิริยาขั้ว สถานะ ของสสารสีแม่เหล็กและกิจกรรมทางชีวภาพ[ ^{1 ] [ 2 ]} [ ^{3 ] มุม}ระหว่างพันธะที่อะตอมสร้างขึ้นขึ้นอยู่กับส่วนที่เหลือของโมเลกุลเพียงเล็กน้อย กล่าวคือสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นคุณสมบัติเฉพาะที่โดยประมาณและสามารถ ถ่าย^โอนได้

รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการทางสเปกโทรสโก ปี และวิธีการเลี้ยวเบน ต่างๆ สเปกโทร สโกปี IR , ไมโครเวฟและ รามาน สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลจากรายละเอียดของการดูดกลืนการสั่นและการหมุนที่ตรวจพบโดยเทคนิคเหล่านี้การตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์การเลี้ยวเบนของนิวตรอนและการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนสามารถให้โครงสร้างโมเลกุลสำหรับของแข็งผลึกโดยอาศัยระยะห่างระหว่างนิวเคลียสและความเข้มข้นของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนในแก๊สสามารถใช้สำหรับโมเลกุลขนาดเล็กในเฟสแก๊ส วิธีการ NMRและFRETสามารถใช้เพื่อกำหนดข้อมูลเสริมรวมถึงระยะทางสัมพัทธ์^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} มุมไดเฮดรัล^{[ 7 ] [ 8 ]} มุม และการเชื่อมต่อ รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลจะถูกกำหนดได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงขึ้น โครงสร้างโมเลกุลจะถูกเฉลี่ยเหนือรูปทรงเรขาคณิตที่เข้าถึงได้มากขึ้น (ดูส่วนถัดไป) โมเลกุลขนาดใหญ่มักมีรูปทรงเรขาคณิตที่เสถียรหลายแบบ ( ไอโซเมอริซึมเชิงโครงสร้าง ) ที่มีพลังงานใกล้เคียงกันบน พื้น ผิวพลังงานศักย์นอกจากนี้ ยังสามารถคำนวณรูปทรงเรขาคณิตได้ด้วยวิธีการทางเคมีควอนตัมแบบ ab initioด้วยความแม่นยำสูง รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลอาจแตกต่างกันไปในสถานะของแข็ง ในสารละลาย และในสถานะแก๊ส

ตำแหน่งของอะตอมแต่ละตัวถูกกำหนดโดยลักษณะของพันธะเคมีที่เชื่อมต่อกับอะตอมข้างเคียง รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลสามารถอธิบายได้ด้วยตำแหน่งของอะตอมเหล่านี้ในอวกาศ โดยพิจารณาจากความยาวพันธะของอะตอมสองตัวที่เชื่อมต่อกัน มุมพันธะของอะตอมสามตัวที่เชื่อมต่อกัน และมุมบิด ( มุมไดเฮดรัล ) ของพันธะ สาม พันธะที่อยู่ติดกัน

เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอะตอมในโมเลกุลถูกกำหนดโดยกลศาสตร์ควอนตัม ดังนั้น "การเคลื่อนที่" จึงต้องถูกนิยามในเชิงกลศาสตร์ควอนตัม การเคลื่อนที่โดยรวม (ภายนอก) ในเชิงกลศาสตร์ควอนตัม เช่น การเลื่อนและการหมุน แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลเลย (การหมุนมีอิทธิพลต่อรูปทรงเรขาคณิตบ้างผ่านแรงโคริโอลิสและการบิดเบี้ยวจากแรงเหวี่ยงแต่สิ่งนี้ถือว่าน้อยมากจนไม่สำคัญต่อการอภิปรายในปัจจุบัน) นอกเหนือจากการเลื่อนและการหมุนแล้ว การเคลื่อนที่ประเภทที่สามคือการสั่นของโมเลกุลซึ่งสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ภายในของอะตอม เช่น การยืดของพันธะและการเปลี่ยนแปลงมุมพันธะ การสั่นของโมเลกุลเป็นแบบฮาร์มอนิก (อย่างน้อยก็โดยประมาณ) และอะตอมจะแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุลของมัน แม้ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ก็ตาม ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ อะตอมทั้งหมดจะอยู่ในสถานะพื้นฐานของการสั่นสะเทือนและแสดงการเคลื่อนที่ทางกลศาสตร์ควอนตัมที่จุดศูนย์ดังนั้นฟังก์ชันคลื่นของโหมดการสั่นสะเทือนเดี่ยวจึงไม่ใช่ยอดแหลม แต่เป็นฟังก์ชันเกาส์เซียน โดยประมาณ (ฟังก์ชันคลื่นสำหรับn  = 0 ที่แสดงในบทความเกี่ยวกับควอนตัมฮาร์มอนิกออสซิลเลเตอร์ ) ที่อุณหภูมิสูงขึ้น โหมดการสั่นสะเทือนอาจถูกกระตุ้นด้วยความร้อน (ในการตีความแบบคลาสสิก เราจะแสดงสิ่งนี้โดยระบุว่า "โมเลกุลจะสั่นเร็วขึ้น") แต่พวกมันก็ยังคงสั่นรอบ ๆ รูปทรงเรขาคณิตที่สามารถจดจำได้ของโมเลกุล

เพื่อให้เข้าใจถึงโอกาสที่การสั่นของโมเลกุลอาจถูกกระตุ้นด้วยความร้อน เราจึงตรวจสอบปัจจัยโบลต์ซมันน์β ≡ exp(− ⁠Δ E/kT)โดยที่ Δ Eคือพลังงานกระตุ้นของโหมดการสั่น k คือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และ Tคืออุณหภูมิสัมบูรณ์ ที่ 298 K (25 °C) ค่าทั่วไปของปัจจัยโบลต์ซมันน์ β คือ:

• β = 0.089 0สำหรับ Δ E = 0 500 ซม. ⁻¹
• β = 0.008 0สำหรับ Δ E = 1,000 ซม. ⁻¹
• β = 0.0007 สำหรับ Δ E = 1500 ซม. ⁻¹

( เซนติเมตรผกผันเป็นหน่วยพลังงานที่ใช้กันทั่วไปในสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดโดย 1 cm⁻¹ ^{สอดคล้อง}กับ...)1.239 84 × 10 ⁻⁴  eV ) เมื่อพลังงานกระตุ้นเท่ากับ 500 cm ⁻¹ประมาณ 8.9 เปอร์เซ็นต์ของโมเลกุลจะถูกกระตุ้นด้วยความร้อนที่อุณหภูมิห้อง เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนขึ้น พลังงานการสั่นสะเทือนที่ต่ำที่สุดในน้ำคือโหมดการดัดงอ (ประมาณ 1600 cm ⁻¹ ) ดังนั้น ที่อุณหภูมิห้อง โมเลกุลน้อยกว่า 0.07 เปอร์เซ็นต์ของน้ำปริมาณหนึ่งจะสั่นเร็วขึ้นกว่าที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์

ดังที่กล่าวมาข้างต้น การหมุนแทบไม่มีผลต่อรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุล แต่ในฐานะที่เป็นการเคลื่อนที่เชิงควอนตัม การหมุนจะถูกกระตุ้นด้วยความร้อนที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (เมื่อเทียบกับการสั่น) จากมุมมองแบบคลาสสิก อาจกล่าวได้ว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลจำนวนมากขึ้นจะหมุนเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีความเร็วเชิงมุมและโมเมนตัมเชิงมุม สูงขึ้น ในภาษาของกลศาสตร์ควอนตัม: สถานะเฉพาะที่มีโมเมนตัมเชิงมุมสูงกว่าจะถูกเติมเต็มด้วยความร้อนมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พลังงานการกระตุ้นการหมุนโดยทั่วไปอยู่ในระดับไม่กี่ cm⁻¹ ^{ผลลัพธ์}ของการทดลองทางสเปกโทรสโกปีจำนวนมากจะกว้างขึ้นเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการหาค่าเฉลี่ยของสถานะการหมุน มักเป็นเรื่องยากที่จะแยกรูปทรงเรขาคณิตจากสเปกตรัมที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากจำนวนสถานะการหมุนที่ตรวจสอบในการหาค่าเฉลี่ยของการทดลองจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น ดังนั้น การสังเกตทางสเปกโทรสโกปีจำนวนมากจึงคาดว่าจะให้รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลที่เชื่อถือได้ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์เท่านั้น เพราะที่อุณหภูมิสูงกว่านั้น สถานะการหมุนที่สูงกว่าจำนวนมากเกินไปจะถูกเติมเต็มด้วยความร้อน

ตามนิยามแล้ว โมเลกุลส่วนใหญ่มักยึดติดกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ซึ่งเกี่ยวข้องกับพันธะเดี่ยว พันธะคู่ และ/หรือพันธะสาม โดยที่ "พันธะ" คือ อิเล็กตรอน คู่หนึ่งที่ใช้ร่วมกัน (วิธีการสร้างพันธะระหว่างอะตอมอีกวิธีหนึ่งเรียกว่าพันธะไอออ นิก ซึ่งเกี่ยวข้องกับแคต ไอออนบวก และแอนไอออน ลบ )

รูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลสามารถระบุได้ในแง่ของ 'ความยาวพันธะ' 'มุมพันธะ' และ 'มุมบิด' ความยาวพันธะถูกกำหนดให้เป็นระยะทางเฉลี่ยระหว่างนิวเคลียสของอะตอมสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันในโมเลกุลใดๆ มุมพันธะคือมุมที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมสามอะตอมโดยมีพันธะอย่างน้อยสองพันธะ สำหรับอะตอมสี่อะตอมที่เชื่อมต่อกันเป็นโซ่มุมบิดคือมุมระหว่างระนาบที่เกิดจากอะตอมสามอะตอมแรกและระนาบที่เกิดจากอะตอมสามอะตอมสุดท้าย

มีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างมุมพันธะของอะตอมกลางหนึ่งอะตอมและอะตอมรอบข้างสี่อะตอม (หมายเลข 1 ถึง 4) ซึ่งแสดงโดยดีเทอร์มิแนนต์ดังต่อไปนี้ ข้อจำกัดนี้ลดระดับความเป็นอิสระลงหนึ่งระดับจากตัวเลือกมุมพันธะอิสระ (เดิม) หกมุม เหลือเพียงห้าตัวเลือกเท่านั้น (มุมθ ₁₁ , θ ₂₂ , θ ₃₃และθ ₄₄จะเป็นศูนย์เสมอ และความสัมพันธ์นี้สามารถปรับเปลี่ยนได้สำหรับจำนวนอะตอมรอบข้างที่แตกต่างกันโดยการขยาย/หดเมทริกซ์สี่เหลี่ยม)

$${\displaystyle 0={\begin{vmatrix}\cos \theta _{11}&\cos \theta _{12}&\cos \theta _{13}&\cos \theta _{14}\\\cos \theta _{21}&\cos \theta _{22}&\cos \theta _{23}&\cos \theta _{24}\\\cos \theta _{31}&\cos \theta _{32}&\cos \theta _{33}&\cos \theta _{34}\\\cos \theta _{41}&\cos \theta _{42}&\cos \theta _{43}&\cos \theta _{44}\end{vmatrix}}}$$

รูปทรงโมเลกุลถูกกำหนดโดย พฤติกรรม ทางกลศาสตร์ควอนตัมของอิเล็กตรอน โดยใช้การประมาณพันธะวาเลนซ์เราสามารถเข้าใจได้จากชนิดของพันธะระหว่างอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล เมื่ออะตอมทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างพันธะเคมีออร์บิทัลอะตอมของแต่ละอะตอมจะรวมกันในกระบวนการที่เรียกว่าการผสมออร์บิทัลพันธะที่พบได้บ่อยที่สุดสองชนิดคือพันธะซิกมา (มักเกิดจากออร์บิทัลแบบผสม) และพันธะไพ (เกิดจากออร์บิทัล p ที่ไม่ได้ผสมสำหรับอะตอมของธาตุหมู่หลัก ) รูปทรงยังสามารถเข้าใจได้จากทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุลซึ่งอิเล็กตรอนมีการกระจายตัว

ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมคล้ายคลื่นของอิเล็กตรอนในอะตอมและโมเลกุลเป็นหัวข้อของเคมีควอนตัม

ไอโซเมอร์คือ โมเลกุลประเภทหนึ่งที่มีสูตรเคมีเหมือนกัน แต่มีรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน:

• สารบริสุทธิ์ประกอบด้วยไอโซเมอร์เพียงชนิดเดียวของโมเลกุล (ทั้งหมดมีโครงสร้างทางเรขาคณิตเหมือนกัน)
• ไอโซเมอร์โครงสร้างมีสูตรเคมีเดียวกัน แต่มีการจัดเรียงทางกายภาพที่แตกต่างกัน มักจะเกิดเป็นรูปทรงโมเลกุลแบบอื่นที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันมาก อะตอมไม่ได้เชื่อมต่อกันในลำดับเดียวกัน
  • ไอโซเมอร์เชิงฟังก์ชันเป็นไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างชนิดพิเศษ ซึ่งกลุ่มอะตอมบางกลุ่มแสดงพฤติกรรมพิเศษ เช่น อีเทอร์หรือแอลกอฮอล์
• ไอโซเมอร์เชิงสเตอริโออาจมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่คล้ายคลึงกันหลายอย่าง (จุดหลอมเหลว จุดเดือด) แต่ในขณะเดียวกันก็มี กิจกรรม ทางชีวเคมี ที่แตกต่างกันอย่างมาก นี่เป็นเพราะพวกมันแสดงลักษณะความเป็นมือซ้ายมือขวาซึ่งพบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิต หนึ่งในปรากฏการณ์ของความเป็นมือซ้ายมือขวานี้คือ พวกมันมีความสามารถในการหมุนแสงโพลาไรซ์ไปในทิศทางต่างๆ
• การพับตัวของโปรตีนเกี่ยวข้องกับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและไอโซเมอร์ต่างๆ ที่โปรตีนสามารถมีได้

มุมพันธะคือมุมทางเรขาคณิตระหว่างพันธะที่อยู่ติดกันสองพันธะ รูปทรงทั่วไปของโมเลกุลอย่างง่าย ได้แก่:

• แบบเชิงเส้น :ในแบบจำลองเชิงเส้น อะตอมจะเชื่อมต่อกันเป็นเส้นตรง มุมพันธะกำหนดไว้ที่ 180° ตัวอย่างเช่น คาร์บอนไดออกไซด์และไนตริกออกไซด์มีรูปร่างโมเลกุลเป็นเส้นตรง
• โครงสร้างแบบระนาบสามเหลี่ยม (Trigonal planar ):โมเลกุลที่มีโครงสร้างแบบระนาบสามเหลี่ยมจะมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยมและอยู่ในระนาบเดียว (แบนราบ)ดังนั้น มุมพันธะจึงอยู่ที่ 120° ตัวอย่างเช่นโบรอนไตรฟลูออไรด์
• โมเลกุลเชิงมุม :โมเลกุลเชิงมุม (เรียกอีกอย่างว่าโมเลกุลโค้งงอหรือรูปตัววี ) มีรูปร่างไม่เป็นเส้นตรง ตัวอย่างเช่น น้ำ (H₂O ₎ซึ่งมีมุมประมาณ 105° โมเลกุลของน้ำมีอิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวกันสองคู่และอิเล็กตรอนเดี่ยวที่ไม่ใช้ร่วมกันสองคู่
• ทรงสี่หน้า (Tetrahedral ): คำว่า "tetra-"หมายถึงสี่ และ " hedral " หมายถึงหน้าของทรงตัน ดังนั้น " tetrahedral " จึงหมายถึง "มีสี่หน้า" รูปทรงนี้พบได้เมื่อมีพันธะสี่พันธะอยู่บนอะตอมกลางเดียวกันโดยไม่มีอิเล็กตรอนคู่ที่ไม่ใช้ร่วมกันเพิ่มเติม ตาม ทฤษฎีการผลักกันของอิเล็กตรอนคู่ในเปลือกวาเลนซ์ ( VSEPR ) มุมพันธะระหว่างพันธะอิเล็กตรอนคือ arccos (−⁠ )1/3) = 109.47° ตัวอย่างเช่นมีเทน (CH₄ ₎เป็นโมเลกุลทรงสี่หน้า
• ทรงแปดเหลี่ยม ( Octahedral ): คำว่า Octa-หมายถึงแปด และ -hedralเกี่ยวข้องกับหน้าของทรงตัน ดังนั้น "ทรงแปดเหลี่ยม " จึงหมายถึง "มีแปดหน้า" มุมพันธะมีค่า 90 องศา ตัวอย่างเช่นซัลเฟอร์เฮกซาฟลู_ออ ไรด์ (SF6) เป็นโมเลกุลทรงแปดเหลี่ยม
• รูป ทรงพีระมิดสามเหลี่ยม :โมเลกุลรูปทรงพีระมิดสามเหลี่ยมมีรูปร่างคล้ายพีระมิดโดยมีฐานเป็นรูปสามเหลี่ยม แตกต่างจากรูปทรงเชิงเส้นและระนาบสามเหลี่ยม แต่คล้ายกับการวางตัวแบบทรงสี่หน้า รูปทรงพีระมิดต้องการสามมิติเพื่อแยกอิเล็กตรอนออกจากกันอย่างสมบูรณ์ ในที่นี้จะมีอิเล็กตรอนที่ยึดติดกันเพียงสามคู่ เหลืออิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่ไม่ใช้ร่วมกันหนึ่งคู่ แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกับอิเล็กตรอนคู่ที่ยึดติดกันจะเปลี่ยนมุมพันธะจากมุมทรงสี่หน้าเป็นค่าที่ต่ำกว่าเล็กน้อย ^{[ 9 ]}ตัวอย่างเช่นแอมโมเนีย (NH ₃ )

มุมพันธะในตารางด้านล่างเป็นมุมในอุดมคติจากทฤษฎี VSEPR แบบง่าย ตามด้วยมุมจริงสำหรับตัวอย่างที่ให้ไว้ในคอลัมน์ถัดไปหากมุมในอุดมคติแตกต่างออกไป ในหลายกรณี เช่น รูปทรงพีระมิดสามเหลี่ยมและรูปทรงโค้ง มุมจริงสำหรับตัวอย่างจะแตกต่างจากมุมในอุดมคติ และตัวอย่างจะแตกต่างกันในปริมาณที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น มุมใน_H₂S ( 92°) แตกต่างจากมุมทรงสี่หน้ามากกว่ามุมของ H₂O ( 104.48 ° ) _มาก

อะตอมที่ยึดติดกับอะตอมกลาง	คู่โดดเดี่ยว	โดเมนอิเล็กตรอน(เลขสเตอริก)	รูปร่าง	มุมพันธะในอุดมคติ(มุมพันธะในตัวอย่าง)	ตัวอย่าง	ภาพ
2	0	2	เชิงเส้น	180°	คาร์บอนไดออกไซด์​
3	0	3	ระนาบสามเหลี่ยม	120°	บีเอฟ3
2	1	3	งอ	120° (119°)	โซ2
4	0	4	ทรงสี่หน้า	109.5°	บทที่4
3	1	4	พีระมิดสามเหลี่ยม	109.5° (106.8°) [ 10 ]	เอ็นเอช3
2	2	4	งอ	109.5° (104.48°) [ 11 ] [ 12 ]	H 2 O
5	0	5	พีระมิดคู่สามเหลี่ยม	90°, 120°	PCl 5
4	1	5	กระดานหก	แกน x–แกน x 180° (173.1°), จุดศูนย์สูตร–จุดศูนย์สูตร 120° (101.6°), แกน x–จุดศูนย์สูตร 90°	เอสเอฟ4
3	2	5	รูปตัวที	90° (87.5°), 180° (175°)	ClF 3
2	3	5	เชิงเส้น	180°	XeF 2
6	0	6	ทรงแปดเหลี่ยม	90°, 180°	เอสเอฟ6
5	1	6	พีระมิดสี่เหลี่ยม	90° (84.8°)	BrF 5
4	2	6	ระนาบสี่เหลี่ยม	90°, 180°	XeF 4
7	0	7	พีระมิดคู่ห้าเหลี่ยม	90°, 72°, 180°	ถ้า7
6	1	7	พีระมิดห้าเหลี่ยม	72°, 90°, 144°	ซีเอฟ−5
5	2	7	ระนาบห้าเหลี่ยม	72°, 144°	ซีเอฟ−5
8	0	8	สี่เหลี่ยมแอนติปริซึม		ซีเอฟ2−8
9	0	9	ปริซึมสามเหลี่ยมปิดสามด้าน		รีเอช2−9

ยิ่งโมเลกุลมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวมากเท่าใด มุมระหว่างอะตอมของโมเลกุลนั้นก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้นทฤษฎี VSEPRทำนายว่าอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะผลักกันเอง จึงทำให้อะตอมต่าง ๆ ผลักออกไปจากกัน

• เส้นหรือแท่ง – นิวเคลียสของอะตอมไม่ได้ถูกแสดงไว้ แต่แสดงเฉพาะพันธะเป็นแท่งหรือเส้น เหมือนกับโครงสร้างโมเลกุล 2 มิติประเภทนี้ ที่อะตอมจะถูกแทนไว้ที่แต่ละจุดยอด

• แผนภาพความหนาแน่นของอิเล็กตรอน – แสดงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่กำหนดโดยวิธีการทางผลึกศาสตร์หรือโดยใช้กลศาสตร์ควอนตัมแทนที่จะพิจารณาจากอะตอมหรือพันธะที่แยกจากกัน

• แบบจำลองลูกบอลและแท่ง – นิวเคลียสของอะตอมแสดงด้วยทรงกลม (ลูกบอล) และพันธะแสดงด้วยแท่ง

• แบบจำลองการเติมเต็มพื้นที่หรือแบบจำลอง CPK (รวมถึงรูปแบบการระบายสีอะตอมในการแสดงผล) – โมเลกุลจะถูกแสดงด้วยทรงกลมที่ซ้อนทับกันซึ่งแทนอะตอม

• ภาพการ์ตูน – รูปแบบการแสดงโครงสร้างโปรตีนที่ใช้แทนลูป แผ่นเบต้า และเกลียวอัลฟาด้วยแผนภาพ โดยไม่แสดงอะตอมหรือพันธะอย่างชัดเจน (เช่น โครงสร้างหลักของโปรตีนแสดงเป็นท่อเรียบ)

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเรขาคณิตโมเลกุล

• บทเรียนเกี่ยวกับเรขาคณิตโมเลกุลและขั้วของโมเลกุล:การแสดงภาพโมเลกุลแบบ 3 มิติเพื่อกำหนดขั้ว
• เรขาคณิตโมเลกุลโดยใช้ผลึก:การแสดงภาพโครงสร้างสามมิติของโมเลกุลโดยใช้ผลึกศาสตร์