Una molécula es un grupo eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos por enlaces químicos. Las moléculas se distinguen de los iones por su falta de carga eléctrica. Sin embargo, en física cuántica, química orgánica y bioquímica, el término molécula a menudo se usa de manera menos estricta, y también se aplica a los iones poliatómicos.

En la teoría cinética de los gases, el término molécula se usa a menudo para cualquier partícula gaseosa, independientemente de su composición. Según esta definición, los átomos de gases nobles se consideran moléculas, ya que son moléculas monoatómicas.

Una molécula puede ser homonuclear, es decir, consta de átomos de un elemento químico, como con el oxígeno (O2); o puede ser heteronuclear, un compuesto químico compuesto de más de un elemento, como con agua (H2O). Los átomos y complejos conectados por interacciones no covalentes, como enlaces de hidrógeno o enlaces iónicos, generalmente no se consideran moléculas individuales.

Las moléculas como componentes de la materia son comunes en las sustancias orgánicas (y, por lo tanto, en la bioquímica). También constituyen la mayoría de los océanos y la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de las sustancias sólidas familiares en la Tierra, incluida la mayoría de los minerales que forman la corteza, el manto y el núcleo de la Tierra, contienen muchos enlaces químicos, pero no están formados por moléculas identificables. Además, no se puede definir una molécula típica para cristales iónicos (sales) y cristales covalentes (sólidos de red), aunque a menudo se componen de células unitarias repetitivas que se extienden en un plano (como en el grafeno) o tridimensional (como en diamante, cuarzo o cloruro de sodio). El tema de la estructura celular unitaria repetida también es válido para la mayoría de las fases condensadas con enlaces metálicos, lo que significa que los metales sólidos tampoco están formados por moléculas. En los vidrios (sólidos que existen en un estado vítreo desordenado), los átomos también pueden mantenerse unidos mediante enlaces químicos sin presencia de ninguna molécula definible, ni ninguna de la regularidad de las unidades repetitivas que caracterizan los cristales.

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