Moleculen zijn opgebouwd uit atomen die chemisch aan elkaar gebonden zijn. Ze kunnen eenvoudig of complex zijn, afhankelijk van hoeveel atomen ze bevatten en hoe deze atomen zijn gerangschikt. Een belangrijk kenmerk van een molecuul is dat het de unieke eigenschappen van de stof behoudt, zoals kleur, geur en oplosbaarheid. Daarnaast bestaan moleculen uit verschillende elementen, waardoor ze verschillende chemische en fysische eigenschappen krijgen.
De eigenschappen van stoffen, zoals hun aggregatietoestand, kook- en smeltpunt, worden beïnvloed door de moleculaire structuur. Bijvoorbeeld, water heeft unieke eigenschappen door de manier waarop watermoleculen zijn opgebouw en met elkaar interactie hebben via waterstofbruggen. Dit verklaart waarom water vloeibaar is bij kamertemperatuur, terwijl veel andere stoffen gasvormig zijn. De aanwezigheid van verschillende soorten moleculen bepaalt ook hoe stoffen reageren met andere stoffen.
Organische moleculen bevatten meestal koolstof en zijn essentieel voor het leven, zoals suikers, vetten en eiwitten. Anorganische moleculen daarentegen bevatten geen koolstof of enkel elementaire vormen van koolstof, zoals zouten en metalen. Begrijpen wat deze moleculen zijn en hoe ze functioneren is essentieel in de chemie en biologie, want ze spelen een cruciale rol in levensprocessen.
Moleculen zijn de bouwstenen van cellen en dus essentieel voor het leven. Ze vormen DNA, eiwitten, lipiden en koolhydraten, die allemaal belangrijke functies binnen organismen vervullen. Bijvoorbeeld, DNA-moleculen bevatten de genetische informatie die nodig is voor de ontwikkeling en het functioneren van organismen, terwijl eiwitten metabole reacties versnellen en structuur aan cellen geven.
Moleculen worden gevormd door chemische reacties tussen atomen die zich binden door middel van chemische bindingen, zoals covalente of ionaire bindingen. Deze processen kunnen ook omgekeerd plaatsvinden, waarbij moleculen worden afgebroken in kleinere deeltjes. Dit komt vaak voor in natuurlijke processen in het milieu, zoals bij de afbraak van organisch materiaal of de fotosynthese in planten.