Formula structurală a unui compus chimic este o reprezentare vizuală care arată modul în care atomii din acel compus sunt legați împreună. Este adesea mai utilă decât formula moleculară, care indică atomii și cantitățile lor, dar nu și aranjarea lor în spațiu. De exemplu, formula moleculară a apei, H2O, arată că există doi atomi de hidrogen (H) și un atom de oxigen (O) în moleculă, dar nu arată cum sunt aranjați sau legați. Există mai multe tipuri diferite de formule structurale, inclusiv diagrama cu puncte electronice, formula structurală linie-legatură, formula structurală condensată și formula structurală scheletică.
Atomii se leagă adesea între ei prin împărțirea unei perechi de electroni, formând o legătură covalentă. De asemenea, pot forma o legătură dublă, în care patru electroni sunt împărțiți în loc de doi. În unele cazuri, nu toți electronii sunt împărțiți în legăturile dintre atomi dintr-un compus. Astfel de perechi libere de electroni sunt numite perechi singure. Formula structurală a unui compus chimic reprezintă vizual fiecare dintre aceste componente diferite printr-un sistem de puncte sau linii.
Într-o diagramă cu puncte de electroni, toți electronii exteriori sau de valență disponibili pentru legare sunt reprezentați prin puncte în jurul simbolului chimic al atomului. Un atom de oxigen are șase electroni în învelișul său de valență, deci ar fi reprezentat de un O înconjurat de șase puncte – doi în sus și în jos și unul pe fiecare parte. Când oxigenul se leagă de două molecule de hidrogen pentru a forma apă, electronii din hidrogen sunt împărțiți în legături covalente. Deoarece fiecare hidrogen are un electron de valență, noua diagramă cu puncte electronice apare ca un O central înconjurat de opt puncte, două pe fiecare dintre cele patru laturi și un H la stânga și la dreapta, ceea ce înseamnă că acești atomi sunt legați covalent.
O formulă structurală de legătură linie înlocuiește legăturile covalente cu linii drepte și legăturile duble cu un set de linii paralele. Formula de legătură a apei ar apărea ca H—O—H, cu perechile singure de electroni reprezentate prin puncte, două deasupra și două sub O. Acest tip de formulă se mai numește și structură Lewis. Uneori, perechile singure sunt omise din diagrama linie-legare pentru comoditate.
Formulele structurale condensate sunt utile pentru moleculele complicate care ar ocupa prea mult spațiu dacă s-ar afișa toate legăturile. În acest tip de formulă, anumiți atomi sunt grupați împreună și sunt desenate doar legăturile esențiale. Deoarece atomii se leagă împreună în moduri previzibile pe baza electronilor lor de valență, anumite legături pot fi omise în descrierea structurii moleculei.
Formula scheletică face un pas mai departe și omite toți atomii de carbon și hidrogen, arătând doar simbolurile chimice ale altor grupuri legate printr-o linie de o structură de linie în zig-zag. Acest tip de formulă este adesea convenabil în chimia organică, unde moleculele care conțin lanțuri repetate de atomi de carbon și hidrogen sunt comune. Într-o formulă scheletică, fiecare carbon este reprezentat printr-un unghi în linie. Dacă două linii se ramifică din acel unghi, se presupune că doi atomi de hidrogen sunt legați de carbon. Capătul gol al liniei indică un carbon legat de trei atomi de hidrogen.