分子（molecule）是兩個或多個原子通過直接相鄰的原子（或離子）之間的強烈的相互作用力（即化學(xué)鍵）結(jié)合在一起而構(gòu)成的電中性基團。以水分子為例，將水不斷分離下去，直至不破壞水的特性，這時出現(xiàn)的最小單元是由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成的一個水分子（H?O）。在不同的領(lǐng)域中，分子的定義也會有一點差異：在熱學(xué)中，構(gòu)成物質(zhì)的分子（如有機化合物）、原子（如金屬）、離子（如鹽類）等在微粒做熱運動時遵從相同的規(guī)律，因此，都統(tǒng)稱為分子；在空氣動力學(xué)理論中，分子是指任何構(gòu)成氣體的粒子，此定義下，單原子的稀有氣體也可視為是分子。而在量子物理學(xué)、有機化學(xué)和生物化學(xué)中，分子通常用于多原子離子。
分子中的原子的結(jié)合呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，構(gòu)成分子的原子種類、數(shù)目及空間構(gòu)型不同，分子的性質(zhì)也就不同。原子在空間的排列方式就是分子結(jié)構(gòu)，根據(jù)原子間相互作用的方式不同，化學(xué)鍵可分為離子鍵、共價鍵和金屬鍵，通過非共價相互作用（例如氫鍵或離子鍵）連接的原子和配位化合物通常不被視為單分子。
宏觀物體之間的相互作用除引力外，其他接觸性的相互作用如彈力、摩擦力等都可以歸結(jié)到分子這一層次。分子可根據(jù)其構(gòu)成原子的數(shù)量（原子數(shù)）分為單原子分子（如氦、氖[nǎi]、氬[yà]），雙原子分子（如氫、氧、一氧化碳）、多原子分子（如乙炔、丙烷[wán]）等。
現(xiàn)代對分子性質(zhì)及其鍵的研究始于 17 世紀(jì)。羅伯特·波義耳（Robert Boyle）、阿梅迪奧·阿伏加德羅（Amedeo Avogadro）、讓·佩林（Jean Perrin）和鮑林（Linus Pauling）等科學(xué)家，分子研究今天被稱為分子物理學(xué)或分子化學(xué)。許多常見的有機物質(zhì)（如淀粉、蔗糖）都是由分子所組成的，海洋和大氣大部分也是由分子組成的。但地球上絕大多數(shù)固體物質(zhì)都是由原子、離子或分子按規(guī)律排列的格子構(gòu)造的結(jié)晶質(zhì)，并不是僅由分子所構(gòu)成。而在離子晶體（像食鹽）及共價晶體有反復(fù)出現(xiàn)的晶體結(jié)構(gòu)，則也無法找到獨立的分子。固態(tài)金屬單質(zhì)是用金屬鍵鍵結(jié)，也有其晶體結(jié)構(gòu)，也不是由分子組成。玻璃中的原子之間以化學(xué)鍵鍵結(jié)，但是既沒有分子的存在，也沒有類似晶體規(guī)律排列的格子構(gòu)造。
詞源分子（即molecule）源自17世紀(jì)的法語單詞?molécule（意為“極小的微?！保┡c現(xiàn)代拉丁單詞molecula（意為“團塊； 障礙物”），molecula該詞最初的含義比較模糊，這個詞匯的流行可以追溯到勒內(nèi)·笛卡爾哲學(xué)。直到18世紀(jì)末都在使用拉丁語形式molecula，molecule由阿梅迪奧·阿伏加德羅于1811年首次引入使用。
理論發(fā)展史1704年，在牛頓（Isaac Newton）《光學(xué)》（《Opticks》）中寫道，“物質(zhì)的最小粒子可以由于最大的吸引而粘聚在一起，并組成效能較弱的較大的粒子；幾個這樣較大的粒子又可以粘聚成效能更弱的更大的粒子“，牛頓當(dāng)時所提到的那些最大粒子正是如今的分子。
1661年羅伯特·波義耳出版了《懷疑的化學(xué)家》（《The Sceptical Chymist》），這一著作的問世，被譽為“近代化學(xué)的開端”。羅伯特·波義耳在書中指出，物質(zhì)的基本元素由各種類型和大小的粒子組成，稱為“微粒，它們能夠自行排列成粒子簇，物質(zhì)的化學(xué)變化是由粒子簇的重新排列組合。
1675年，尼古拉斯·勒梅里（Nicolas Lemery）出版了《化學(xué)課程》（《Course of Chymistry》），認(rèn)為分子由通過點和孔的幾何鎖定結(jié)合在一起的微粒組成。物質(zhì)的酸性都在于其尖尖的顆粒，而堿性則賦予了各種大小的孔隙。酸尖和堿孔的大小之間必須相匹配才能發(fā)生反應(yīng)。
1718年，杰弗魯瓦（étienne Fran?ois Geoffroy）用親和力理論解釋化學(xué)作用，認(rèn)為物質(zhì)通過親和力結(jié)合，不同物質(zhì)間有不同程度的親和力，化學(xué)反應(yīng)實際是親和力更強的物質(zhì)替換親和力弱的物質(zhì)。1738年丹尼爾·伯努利發(fā)表了《流體動力學(xué)》（《Hydrodynamica》） ，提出氣體由大量向各個方向移動的粒子組成，它們反復(fù)碰撞而對容器產(chǎn)生壓力。
1789年，威廉·希金斯（William Higgins）發(fā)表了《燃素說及反燃素說的比較研究》（《the Comparative View of Phlogistic and Antiphlogistic Theories》），用數(shù)量值來表示原子間的親和力，將力的強度相應(yīng)地劃分。1803年，約翰·道爾頓（John Dalton）提出了自己的原子學(xué)說，認(rèn)為元素是由非常微小的、看不見的、不可再分割的原子組成的；原子既不能創(chuàng)造，不能毀滅，也不能轉(zhuǎn)變，所以在一切化學(xué)反應(yīng)中都保持自己原有的性質(zhì)；同一種元素的原子其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都相同，不同元素原子的形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)則各不相同，原子的質(zhì)量（而不是形狀）是元素最基本的特征；不同元素的原子以簡單的數(shù)目比例相結(jié)合形成化合物。化合物的原子稱為復(fù)雜原子，它的質(zhì)量為所含各種元素原子質(zhì)量的總和。同種化合物的復(fù)雜原子，其性質(zhì)和質(zhì)量也必然相同。
1811年，阿梅迪奧·阿伏加德羅發(fā)表了《論測定物質(zhì)中原子相對重量及其化合物中數(shù)目比例的一種方法》（《Essay on Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies》），在文中首次引入使用了molecule（分子）這個詞，并指出原子是參加化學(xué)反應(yīng)的最小質(zhì)點，分子則是游離態(tài)單質(zhì)或化合物能獨立存在的最小質(zhì)點。分子由原子組成，單質(zhì)分子可以由相同元素的多個原子組成，化合物分子則由不同元素的若干原子組成。
1827年，英國植物學(xué)家羅伯特·布朗（Robert Brown）在探討花粉在植物受精卵過程中的功能時發(fā)現(xiàn)，由花粉分裂出來的圓筒形微粒全都在做定向、無規(guī)則的振動。之后他又在其他植物中也觀察到了這一現(xiàn)象。次年，羅伯特·布朗在《植物花粉的顯微觀察》一書中記述了他的發(fā)現(xiàn)，并提出了布朗運動的概念，為分子的存在提供了強有力的佐證。1857年，弗里德利?！P庫勒（August Kekulé）提出了分子中原子與原子結(jié)合結(jié)構(gòu)的理論：“一種元素的原子或基團與另一種元素的原子相化合時，其數(shù)目由各組成部分的堿度或親合力大小來決定。”；并在1858年，論證了碳的化合價為4價，并指出碳間可以相連成鏈狀。；同年，斯科特·庫珀（Archibald Scott Couper?），獨立提出了與奧古斯特·凱庫勒基本相同的分子結(jié)構(gòu)理論，并使用連續(xù)的線和括號來表示鍵。
1861年，洛施密特（Joseph Loschmidt），自費出版了一本題為《Chemische Studien I》的小冊子，在其中給出了環(huán)狀結(jié)構(gòu)和雙鍵結(jié)構(gòu)的開創(chuàng)性分子圖像。1865年，弗里德利?！P庫勒提出，苯的結(jié)構(gòu)為正六邊形結(jié)構(gòu)，六個碳具有交替的單鍵和雙鍵的平面結(jié)構(gòu)，每個碳原子和一個氫相連。1865年，霍夫曼（August Wilhelm von Hofmann）制作了第一個球棒分子模型，并在倫敦皇家自然知識促進學(xué)會的演講中使用了該模型。
1864年，克拉姆·布朗（Alexander Crum Brown）繪制了分子圖，他用圓圈圈住原子符號，用線將原子以滿足每個原子化合價的方式連接在一起。1873年，詹姆斯·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）在《自然》（《自然》）上發(fā)表了長十三頁文章《分子》（《Molecules》）明確指出”原子無法再分，而分子是保持物質(zhì)特性的最小部分，當(dāng)氣體分子連續(xù)不斷地撞擊固體時，就會產(chǎn)生氣壓，但沒有人見過或處理過分子?！?891年，費歇爾（Fischer）設(shè)計了用投影式來表示分子立體模型的方法，所得到的投影式叫費歇爾投影式。
1898年，路德維?！げ柶澛?/a>（?Ludwig Boltzmann）在他的《氣體理論講座》（《Lectures on Gas Theory?》）中，用價理論解釋了氣相分子解離現(xiàn)象，路德維?！げ柶澛赋?，必須通過兩個原子之間作用的吸引力來解釋由兩個原子組成的分子的存在。這種吸引力與原子表面上一個相對較小的區(qū)域相關(guān)，這個區(qū)域位于原子表面，或者部分位于原子內(nèi)部，只有當(dāng)兩個原子的這個區(qū)域接觸或部分重疊時，它們之間才會產(chǎn)生化學(xué)吸引力。以化學(xué)方式相互結(jié)合。
1916年，劉易斯（Lewis）發(fā)表《原子與分子》（《The Atom and the Molecule》），引入了“劉易斯結(jié)構(gòu)”來表示原子和分子，用點代表電子，線代表共價鍵；并提出了電子對鍵的概念，兩個原子可以共享一到六個電子而形成單電子對鍵、雙電子對鍵或三電子對鍵。1905年，阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）對布朗運動做了定量研究，指出布朗動動是由于微粒分子之間的碰撞引起的分子相對兩面的壓力差所致。
1905年后，讓·佩林對愛因斯坦的布朗運動理論進行了實驗研究，最終證實該理論的正確性，間接證明了分子的存在并于1926年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
1931年，鮑林發(fā)表了《化學(xué)鍵的本質(zhì)》（《The Nature of the Chemical Bond》），使用量子力學(xué)方法來計算分子的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)（鍵之間的角度、鍵的旋轉(zhuǎn)等）。發(fā)展了雜化理論來解釋 CH4等分子中的鍵，四個sp3雜化軌道與氫的1s軌道重疊，產(chǎn)生四個西格瑪 （σ） 鍵。四個鍵具有相同的長度和強度，從而產(chǎn)生如圖所示的分子結(jié)構(gòu)：
鮑林因此而獲得了 1954年諾貝爾化學(xué)獎。1999年，維也納大學(xué)（University of Vienna）的研究人員將一束60個碳富勒烯分子束通過光柵得到干涉圖樣，驗證了分子的波動性。
2009年，國際商業(yè)機器公司（簡稱IBM，International Business Machines Corporation）的研究人員使用原子力顯微鏡成功拍攝了第一張真實分子的照片，照片展示了五苯分子的每個原子以及原子間的鍵。
屬性與特征尺寸最小的分子為單原子分子，其尺寸大小為10-19m量級；最大的分子包含許多原子，其尺寸至少要比單原子分子大 10000 倍。脫氧核糖核酸是人類已知（截止到2015年）的尺寸最大分子，拉直展開將有近40厘米長。
分子量分子量最小的分子是氫分子（H2），分子量為2，最大的分子分子量可達(dá)幾百萬以上，通常把分子量在數(shù)千以上的分子叫有機高分子化合物
運動分子會作永不停息的無規(guī)則運動，溫度越高，這種運動越劇烈，由于這種無規(guī)則運動與溫度有關(guān)，通常把分子的無規(guī)則運動稱為分子的熱運動。任何分子的原子都圍繞其平衡位置不停地振動，振動的頻率取決于原子的質(zhì)量、距離和相互間的作用力，振動頻率的集合是分子獨特的特性。
分子間距離構(gòu)成物質(zhì)時，分子并不是一個個緊靠在一起的。它們之間存在著一定的間隔。氣態(tài)物質(zhì)分子間隔大，相互作用力小，所以氣體沒有固定的體積和形狀；液態(tài)物質(zhì)分子間隔較小，作用力有所增大，所以液體有固定體積，但是沒有固定形狀，固態(tài)物質(zhì)由于分子間隔很小，分子間作用力進一步增大，分子運動很不自由，所以固體有一定體積和形狀。
電氣及光學(xué)特性在外電場作用下，構(gòu)成分子的原子（或原子團），或離子會發(fā)生相對移動而極化（稱為原子極化）。極性電介質(zhì)的分子，在無外電場作用時，就有一定的偶極矩，在各個方向的機率是相等的，當(dāng)極性分子受外電場作用時，偶極子與電場的作用就會發(fā)生轉(zhuǎn)向。
當(dāng)光子的能量等于分子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差時分子會吸收該光子，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，分子會以光的形式釋放能量重新回到基態(tài)。光通過介質(zhì)時會發(fā)生散射，當(dāng)被照射粒子的直徑小于入射光波長時所發(fā)生的散射為分子散射。光子與介質(zhì)分子之間發(fā)生彈性碰撞，碰撞過程中沒有能量交換，光的頻率不變，僅光子的運動方向發(fā)生改變，這種分子散射稱為瑞利（Rayleigh）散射。光子與介質(zhì)分子之間發(fā)生非彈性碰撞，相互之間有能量交換，光的頻率因此發(fā)生變化，這種分子散射稱為拉曼（Raman）散射。
磁特性分子中電子的軌道運動、電子的自旋運動及核的自旋運動，都可看做是環(huán)繞回路流動的電荷，都會產(chǎn)生磁矩，相當(dāng)于一個小磁體。當(dāng)分子的電子殼層中的電子是配對的，配對的電子自旋磁矩相互抵消，相應(yīng)電子的軌道運動的磁矩也兩兩抵消，分子構(gòu)成的物質(zhì)將具有逆磁性。
當(dāng)分子中存在未成對的電子時，未成對電子的自旋產(chǎn)生磁矩，亦稱永久磁矩。在通常情況下，由于該分子磁矩的方向是隨機的，所以不呈現(xiàn)磁性，當(dāng)其處于外加磁場中，分子的永久磁矩隨外磁場取向，分子構(gòu)成的物質(zhì)將具有順磁性。
分子結(jié)構(gòu)分子化學(xué)結(jié)構(gòu)（或稱分子立體結(jié)構(gòu)、分子形狀、分子幾何、分子幾何構(gòu)型），簡稱分子結(jié)構(gòu)，用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結(jié)構(gòu)涉及原子在空間中的位置，與形成的化學(xué)鍵種類有關(guān)。物質(zhì)的物理性質(zhì)常常與物質(zhì)分子間作用力有關(guān)，分子間作用力受分子結(jié)構(gòu)影響很大，物質(zhì)的物理性質(zhì)又在一定程度上反映了分子結(jié)構(gòu)的特征。分子的總能量直接與它的幾何形狀有關(guān)，分子將采取能量最低的幾何形狀，這種幾何形狀是通過圍繞單鍵的旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)的。許多分子之所以呈現(xiàn)張力，是由于非理想幾何形狀造成的。分子將盡可能地利用鍵角或鍵長的改變來使能量達(dá)到最低值。
分子的空間構(gòu)型
共價型分子中各原子在空間排列構(gòu)成的幾何形狀稱為分子的空間構(gòu)型，多原子分子的空間構(gòu)型與雜化軌道相關(guān)。原子在成鍵時，中心原子中能級相近的軌道打亂“混合”重新組成新軌道的過程叫做軌道雜化，所形成的新軌道叫做雜化軌道；形成雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的原子軌道總數(shù)；雜化軌道角度分布圖形呈葫蘆形，一頭大一頭小，成鍵時重疊部分增大，形成的鍵更牢固；定量確定雜化軌道間的夾角，從而確定分子的空間構(gòu)型；雜化分等性雜化與不等性雜化，凡是形成一組完全等同（能量相等，成分相同的雜化軌道屬于等性雜化；凡是由于雜化軌道中有不參與成鍵的孤電子對的存在，而形成不完全等同的雜化軌道屬于不等性雜化。
分子間力除原子與原子之間形成的化學(xué)鍵外，分子與分子之間，基團與基團之間，或者小分子與大分子內(nèi)的基團之間，還存在著各種各樣的作用力，總稱為分子間力。相對于化學(xué)鍵，分子間力是一類弱作用力，一般在幾個kJ/摩爾，而通常共價鍵能量約為150~500kJ/mol。
極性分子由于存在正、負(fù)電荷中心不重合而具有的偶極、一般稱為固有偶極，分子接近時，異極相鄰定向排列的過程稱為取向，這種極性分子固有偶極間的相互作用力，稱為取向力。當(dāng)極性分子與非極性分子接近時，極性分子的固有偶極使非極性分子極化，從而非極性分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，固有偶極與誘導(dǎo)偶極間的作用力，稱為誘導(dǎo)力。非極性分子內(nèi)部，由于電子的運動和原子核的振動可以發(fā)生瞬間的相對位移（正、負(fù)電荷中心不重合），從而產(chǎn)生瞬間偶極，由瞬間偶極產(chǎn)生的作用力叫色散力。極性分子間也存在誘導(dǎo)力和色散力。
取向力和誘導(dǎo)力只存在于極性分子，色散力不論極性分子或非極性分子都存在。色散力是最普遍也是最重要的，只有分子極性較大時才以取向力為主，誘導(dǎo)力一般較小。因此，同類型的分子，摩爾質(zhì)量越大，分子間力越大。
分子量分子量是以碳（C12）原子質(zhì)量的 1/12 作為質(zhì)量的單位計算出來的相對分子質(zhì)量。通常用表示，分子量等于構(gòu)成分子的各個原子的原子量（以C12原子質(zhì)量的 1/12 作為質(zhì)量的單位計算出來的相對質(zhì)量）的總和。例如，水（H20）分子的分子量是兩個氫（H）原子和一個氧（O）原子的原子量的總和，氫原子的原子量為1.0078 ，氧原子的原子量為15.9994，計算得：
分子量僅僅是個比值，沒有單位。
相關(guān)概念化學(xué)鍵由兩個或多個原子靠著一種較強的結(jié)合力結(jié)合在一起而形成單質(zhì)、化合物等分子，這種分子中直接相鄰的兩個或多個原子間較強的相互作用力被稱為化學(xué)鍵。相互作用力可以通過能量來加以衡量，一般認(rèn)為，當(dāng)分子體系能量低于單個原子體系能量約40kJ/摩爾以上時就形成了化學(xué)鍵。化學(xué)界普遍接受的化學(xué)鍵理論主要有兩個，一個是離子鍵理論，另一個是共價鍵理論。更準(zhǔn)確地說，還有一個金屬鍵理論，但是金屬鍵理論也可歸于共價鍵理論的范疇。
離子鍵理論
易失去電子的金屬原子，將電子傳給易得到電子的非金屬原子，形成具有八電子結(jié)構(gòu)的正離子和陰離子，兩者通過靜電引力結(jié)合成離子型分子。這種由正、負(fù)離子間靜電引力結(jié)合而形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。離子鍵沒有方向性和飽和性。因為離子電荷分布可近似認(rèn)為是球形對稱，因此可在空間各個方向等同地吸引帶相反電荷的離子，這就決定了離子鍵的無方向性。離子鍵無飽和性是指在離子晶體中，只要空間位置許可，每個離子總是盡可能多地吸引帶相反電荷的離子，使體系處于盡量低的能量狀態(tài)。電負(fù)性差值較大的活潑金屬原子和活潑非金屬原子之間能夠通過電子轉(zhuǎn)移分別成為正、陰離子，在形成離子鍵的過程中，往往伴隨著體系能量的變化。體系釋放的能量越多，表示正、負(fù)離子之間的結(jié)合越牢固，離子鍵越穩(wěn)定。
共價鍵理論
分子中的每個原子都具有穩(wěn)定的稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)不是通過電子轉(zhuǎn)移，而是靠原子間電子對的共用形成，這種分子中原子間通過共用電子對結(jié)合而形成的化學(xué)鍵稱為共價鍵。
共價鍵形成的基本條件是成鍵兩原子有自旋相反的成單電子，成鍵時成單電子所在的原子軌道必須發(fā)生最大程度的有效重疊。兩原子間可形成共價鍵的數(shù)目取決于成鍵原子的成單電子數(shù)。共價鍵的本質(zhì)：原子軌道的重疊使體系能量降低而成鍵，即將分子中兩端成鍵原子外側(cè)的電子聚集到兩個原子核之間，增加了兩個原子核之間區(qū)域的電子云密度，聚集在兩個原子核之間的稠密電子云同時受到兩個原子核的吸引，也就是兩個原子核之間的電子云將兩個原子核結(jié)合在一起形成共價鍵。
共價鍵與離子鍵不同，它具有飽和性和方向性，一個基態(tài)原子能提供的未成對電子數(shù)目是確定的，原子形成共價鍵的數(shù)目也是確定的，因此共價鍵具有飽和性；共價鍵形成時滿足原子軌道最大重疊原理，即成鍵原子軌道應(yīng)沿著合適的方向以達(dá)到最大程度的有效重疊，這決定了共價鍵的方向性。
化學(xué)式化學(xué)式是實驗式、分子式、結(jié)構(gòu)式等的統(tǒng)稱，是用元素符號和數(shù)字表示單質(zhì)或化合物組成的式子。
分子式
分子式是表達(dá)一個分子中所含各種元素的原子數(shù)目的化學(xué)式，單質(zhì)的分子式是先寫出組成單質(zhì)的元素符號，再在右下角標(biāo)出數(shù)字，表示這種單質(zhì)的一個分子里所含原子數(shù)目，如O2、N2對于分子化合物，由代表分子中元素的符號組成分子式，再用下標(biāo)注出分子所含的各元素原子個數(shù)，如CO2、CH4，一種物質(zhì)只有一個分子式，它是通過實驗測定物質(zhì)的組成和分子量后得到的。
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)式也叫構(gòu)造式，是表達(dá)有機化合物分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)式，結(jié)構(gòu)式是用化學(xué)元素符號通過共價鍵相互連接而表示的?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式中用來連接各原子或官能團的連線稱為鍵號。鍵號既有單鍵、雙鍵、三鍵，又有橫鍵、豎鍵和斜鍵。有機化合物的結(jié)構(gòu)式通常用短線式、縮簡式和鍵線式方式表示。短線式中，一條短線代表一個共價鍵，單鍵用一條短線相連，三鍵以三條短線相連；縮簡式中，結(jié)構(gòu)式中的鍵號短線被省略，將官能團以外的其他原子分別合寫在一起；鍵線式中，結(jié)構(gòu)式中的碳和氫原子被省略，短線代表碳鍵，短線連接點和端點表示碳。
相關(guān)理論分子物理分子物理學(xué)是從物質(zhì)的分予結(jié)構(gòu)研究氣體、液體和固體的基本性質(zhì)及其熱現(xiàn)象的學(xué)科，它是物理學(xué)的一個分支。對于物體的體積、壓力和溫度之間的關(guān)系，物質(zhì)的比熱，輸運過程（如擴散、熱傳導(dǎo)和粘滯性等），液體的表層現(xiàn)象，相平衡和相變等都是分子物理學(xué)的研究對象。
物體通常是由大量分子所組成，分子又由原子組成。分子、原子都有大小、質(zhì)量、速度、能量等，這些用來表示個別分子的物理量稱為微觀量，這種量很難測量。一般在實驗室中測得的量，則是表示大量分子集體特性的量，稱為宏觀量，例如氣體的溫度、壓強、熱容等都是宏觀量。分子物理學(xué)從物體的分子結(jié)構(gòu)和分子運動的觀點，采用統(tǒng)計的方法，求出大量分子的一些微觀量的統(tǒng)計平均值，用以解釋和揭示物體的宏觀現(xiàn)象和宏觀規(guī)律的本質(zhì)，并確定宏觀量和微觀量之間的關(guān)系。
理論化學(xué)理論化學(xué)是一門應(yīng)用物理學(xué)原理和方法研究物質(zhì)的化學(xué)變化的化學(xué)，也稱物理化學(xué)，內(nèi)容包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、溶液理論、電化學(xué)、光化學(xué)和膠體化學(xué)等幾個主要部分，是化學(xué)和化工學(xué)科的理論基礎(chǔ)。
理論化學(xué)囊括了量子化學(xué)和化學(xué)統(tǒng)計力學(xué)兩方面的內(nèi)容，主要包括：研究原子、分子和晶體的微觀結(jié)構(gòu)的量子理論，運用近似計算方法確定微觀結(jié)構(gòu)。研究原子、分子和晶體的微觀結(jié)構(gòu)和微觀性質(zhì)的關(guān)系，運用歸納和演繹相結(jié)合的方法，探索分子和固體的量子理論的規(guī)律。量子力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)相結(jié)合，探討微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)的關(guān)系，有助于逐步實現(xiàn)分子設(shè)計和材料設(shè)計，推動化工、新材料、藥物等應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展。
分子光譜分子光譜學(xué)通過分子的振動光譜和轉(zhuǎn)動光譜研究分子中原子的空間排列、分子可能的平衡結(jié)構(gòu)、得到這些結(jié)構(gòu)中分子的分布情況，分子光譜是分子從一種能態(tài)改變到另一能態(tài)時的吸收或發(fā)射光譜。分子光譜與分子繞軸的轉(zhuǎn)動、分子中原子在平衡位置的振動和分子內(nèi)電子的躍遷相對應(yīng)。分子光譜占據(jù)了各個譜帶，可分為純轉(zhuǎn)動光譜、振動-轉(zhuǎn)動光譜帶和電子光譜帶。由不同電子態(tài)上不同振動和不同轉(zhuǎn)動能級之間的躍遷稱為電子光譜，這類光譜比較復(fù)雜，會產(chǎn)生較多的光譜帶，光譜的范圍主要在可見或紫外區(qū)，所以觀測到的可以是發(fā)射光譜。
由不同振動能級上的各轉(zhuǎn)動能級之間發(fā)生躍遷而產(chǎn)生的光譜稱為振動-轉(zhuǎn)動光譜，這些光譜往往是一些比較密集的譜線，其主要分布在近紅外波段，也主要是吸收光譜。在分子轉(zhuǎn)動能級之間發(fā)生的躍遷稱為純轉(zhuǎn)動光譜，其光譜范圍主要在遠(yuǎn)紅外區(qū)域，光譜類型主要為吸收光譜。非極性分子由于不存在電偶極矩，沒有轉(zhuǎn)動光譜和振動-轉(zhuǎn)動光譜帶。
應(yīng)用分子生物學(xué)分子結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，而功能則是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。生物大分子的功能通過分子之間的相互識別和相互作用而實現(xiàn)。例如，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要作用；蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸、核酸與核酸的相互作用在基因表達(dá)調(diào)控中的作用。
分子生物學(xué)研究生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，組成生物個體的化學(xué)成分，包括無機化合物、有機小分子和生物大分子。體內(nèi)生物大分子的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律性，都是由基本結(jié)構(gòu)單位按一定的順序和方式連接而成，核酸、蛋白質(zhì)、多糖、蛋白聚糖和復(fù)合脂質(zhì)等都是體內(nèi)重要的生物大分子。研究遺傳信息的結(jié)構(gòu)、傳遞和控制，運用脫氧核糖核酸重組技術(shù)大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽，如激素、抗生素、酶類及抗體等，提高產(chǎn)量，降低成本；定向改造某些生物的基因組結(jié)構(gòu)，使它們所具備的特殊功能更符合人類生活的需要，能成百上千倍地提高其經(jīng)濟價值。研究物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)，例如物質(zhì)代謝有序性調(diào)節(jié)的分子機制、細(xì)胞信息傳遞參與多種物質(zhì)代謝及與其相關(guān)的生命過程的調(diào)節(jié)、細(xì)胞信息傳遞的機制及網(wǎng)絡(luò)等。研究基因信息傳遞及其調(diào)控、DNA或基因怎樣在各細(xì)胞系統(tǒng)相關(guān)的酶與蛋白質(zhì)等因子作用下按照中心法則進行自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯；對mRNA分子進行各種剪接加工修飾、編輯，以及對新生多肽鏈折疊成有功能的空間結(jié)構(gòu)的分子機制。
分子醫(yī)學(xué)分子醫(yī)學(xué)從分子水平上研究人體正常和疾病狀態(tài)下生命活動規(guī)律，以研究人體生物大分子結(jié)構(gòu)、功能、作用及其同疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系乃至在診斷治療上的應(yīng)用為主要內(nèi)容。分子醫(yī)學(xué)就研究對象的范圍而言，是分子生物學(xué)的組成部分。由于人類生命活動要比其他生物復(fù)雜得多，人類的生存又與其他生物息息相關(guān)，使得分子醫(yī)學(xué)涉及的范圍更寬廣。分子醫(yī)學(xué)應(yīng)用分子生物學(xué)等相關(guān)的生命科學(xué)的技術(shù)和手段，從分子水平研究人類疾病的病因、病理過程、臨床診斷、臨床治療、轉(zhuǎn)歸與防治。分子醫(yī)學(xué)主要的應(yīng)用范圍包括醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、新生兒疾病、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)、治療學(xué)、法醫(yī)學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科。分子生物學(xué)等生命科學(xué)的興起和發(fā)展與分子醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)展存在著千絲萬縷的聯(lián)系，它們密切相關(guān)、相互促進。
分子動力學(xué)分子動力學(xué)以牛頓動力學(xué)方程為基礎(chǔ)，模擬分子體系內(nèi)所有分子的運動過程，從分子運動的系綜構(gòu)型中進行統(tǒng)計抽樣，來計算系統(tǒng)所涉及的所有力學(xué)量。分子動力學(xué)可以實時給出系統(tǒng)中各個原子或分子的軌跡和狀態(tài)，在一定的系統(tǒng)邊界或約束條件下，能夠給出系統(tǒng)分子運動形態(tài)的完全構(gòu)型。隨著計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，許多在實驗上無法獲得或很難獲得的大量重要微觀信息依靠計算模擬的幫助成為可能。雖然動力學(xué)的數(shù)值模擬不能完全代替實驗給出的宏觀結(jié)果，而且其正確與否依然需要實驗的檢測結(jié)果進行驗證，但分子動力學(xué)的方法能提供成本低廉的實驗參考，能夠指導(dǎo)實驗的進行，證明論和假設(shè)的合理性，降低了實驗手段的盲目性和成本。計算機的分子動力學(xué)模擬能從微觀底層上揭示宏觀現(xiàn)象背后存在的物理機制。
高分子物理有機高分子化合物物理從高分子鏈的結(jié)構(gòu)研究、聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)研究以及這種結(jié)構(gòu)與高分子化合物作為材料使用時所體現(xiàn)出來的性能、功能間的關(guān)系研究入手，尋找高分子鏈結(jié)構(gòu)（鏈構(gòu)型、構(gòu)象、支化度、序列結(jié)構(gòu)、交聯(lián)結(jié)構(gòu)等），聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（濃溶液、液晶態(tài)、晶態(tài)、非晶態(tài)、多相體系、熔體等）的新觀點、新現(xiàn)象、新的研究方法。采用新的觀點、模型、概念對實驗現(xiàn)象進行理論歸納，采用數(shù)學(xué)、計算機方法解決高分子科學(xué)實驗中的實際問題；例如，功能高分子的分子設(shè)計、高性能材料的分子設(shè)計、實驗現(xiàn)象的模擬和理論解釋等。
高分子化學(xué)有機高分子化合物化學(xué)利用各種先進分析儀器技術(shù)，研究高分子合成和高分子化學(xué)反應(yīng)和機理。主要內(nèi)容包括：高分子的定義和命名。高分子的合成化學(xué)反應(yīng)(包括自由基、陰離子、陽離子、配位聚合和聚縮反應(yīng)等)，以及合成反應(yīng)條件對聚合物結(jié)構(gòu)及性能的影響。高分子反應(yīng)，包括使高分子改性的反應(yīng)(如氫化、鹵化、環(huán)化、烯化、芳構(gòu)化、氫硅烷化等)，造成高分子破壞或決定高分子使用壽命的反應(yīng)(氧化、光降解、生物降解等)，提高高分子力學(xué)性能或改善加工性的反應(yīng)(化學(xué)交聯(lián)）。
參考資料 >
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Molecular Chemistry.拉德堡德大學(xué).2025-11-04
標(biāo)簽： 分子分母怎么區(qū)分 分子量 分子動理論
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