分子は、その物質が持つ特性を維持したまま分割できる最小の単位と言える[29]。静電気力で結合するイオン結合には方向性が無いが、共有結合は異方性がある。説明され、これに電子軌道の考え方を加えれば、分子やイオンの構造についての理論的根拠になる[30]。その一方で、同じ種類と数の元素が組み合わさった分子でも、その構造で物性に差があることが判明している。不斉炭素原子と共有結合する4つの原子団が結合する位置の違いから生じる光学異性体や立体異性体や、また炭素などの二重結合部分が回転しないために生じる幾何異性体などは、同一の構造式でありながら異なる性質を持つ分子となる。ベンゼン環に結合する置換基の位置(オルトなど)による位置異性体も一例に当たる[31]。エタン類など回転が可能な分子においても、立体障害などによる特性の差異は生じる[31]。近年では知恵の輪のようなカテナンやサッカーボールもどきのフラーレンなど、風変わりな構造を持つ分子も発見されている[32]。