Η μοριακή χημεία είναι η χημεία των μορίων, η οποία καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος της χημείας στο σύνολό της. Τα μόρια αποτελούνται από διάφορους συνδυασμούς ατόμων, τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία των πάντων γύρω μας. Υπάρχουν 92 στοιχεία που υπάρχουν φυσικά στη Γη, εκτός από 25 τεχνητά στοιχεία, τα οποία δημιουργούνται σε μικρές ποσότητες σε επιταχυντές σωματιδίων και πυρηνικούς αντιδραστήρες. Από τα 92 φυσικά στοιχεία, οι διάφορες διατάξεις των 12 αποτελούν το 99% όλων των πετρωμάτων και του εδάφους, ενώ οι διατάξεις των 5 αποτελούν το 99.97% της ατμόσφαιρας. Άλλα στοιχεία βρίσκονται σε ίχνη, συνήθως ένα μέρος ανά εκατομμύριο ή λιγότερο.
Τα θεμελιώδη στοιχεία της μοριακής χημείας βασίζονται σε ποιότητες ατόμων που ονομάζονται σθένος. Κάθε άτομο αποτελείται από μικρά σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από έναν πυρήνα που αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται πρωτόνια και νετρόνια. Η τροχιά αυτών των ηλεκτρονίων είναι «κελύφη» που ορίζονται από τους νόμους της φυσικής — το πρώτο κέλυφος έχει χωρητικότητα δύο ηλεκτρονίων, το δεύτερο έχει χωρητικότητα 6, το τρίτο 10, το τέταρτο 14, το πέμπτο 18, το έκτο 22 και το έβδομος 26.
Εάν ένα άτομο έχει «πολύ λίγα» ηλεκτρόνια, έτσι ώστε το εξωτερικό του κέλυφος ηλεκτρονίων (γνωστό και ως τροχιακό) να έχει περισσότερα ή λιγότερα από οκτώ ηλεκτρόνια, «θέλει» είτε να απαλλαγεί από τα ηλεκτρόνια είτε να τα αποκτήσει δεσμεύοντας με άλλο άτομο. Η τάση να «θέλουμε» οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα, τον ίδιο αριθμό με αυτόν που βρίσκεται σε ευγενή αέρια όπως το ήλιο (τα πιο σταθερά στοιχεία), ονομάζεται κανόνας της οκτάδας, ένα βασικό γεγονός της μοριακής χημείας. Αυτές οι δυνάμεις υπαγορεύονται από τους νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού.
Για να οπτικοποιήσετε τη μοριακή χημεία, δείτε ένα παράδειγμα. Ένα κοινό μόριο είναι το αλάτι, το NaCl ή το χλωριούχο νάτριο. Το αλάτι αποτελείται από δύο άτομα κλειδωμένα μεταξύ τους σε έναν ατομικό δεσμό. Το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων του νατρίου έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο, αλλά έχει χωρητικότητα για δέκα. Το εξωτερικό περίβλημα του χλωρίου έχει επτά ηλεκτρόνια, αλλά χωρητικότητα για δέκα. Όταν τα δύο συνδέονται μεταξύ τους, παίρνουν οκτώ ηλεκτρόνια στο συλλογικό τους εξωτερικό κέλυφος, ικανοποιώντας τον κανόνα της οκτάδας. Ο κανόνας της οκτάδας εκπληρώνεται σε αμέτρητα μόρια. Αυτοί οι δεσμοί μπορούν εύκολα να αναπαρασταθούν σε εικόνες χρησιμοποιώντας κουκκίδες Lewis.
Όταν τα άτομα συνδυάζονται μαζί σε σταθερές δομές, σχηματίζουν μόρια, τα οποία ονομάζονται επίσης ενώσεις. Καθαρές ενώσεις ή μείγματα ενώσεων με ομοιόμορφες ιδιότητες ονομάζονται ουσία. Οι ενώσεις μιας ουσίας μπορούν να αλληλεπιδράσουν με άλλες ενώσεις, προκαλώντας καταστάσεις που ονομάζονται χημικές αντιδράσεις. Οι χημικές αντιδράσεις είναι συνεχώς σε εξέλιξη παντού γύρω μας, ειδικά στο σώμα μας, που είναι αληθινά καζάνια χημικών αντιδράσεων. Όταν τρώμε φαγητό, είναι να παρέχουμε στο σώμα μας μόρια που μπορούν να υποστούν χημικές αντιδράσεις για να απελευθερώσουν ενέργεια για τη λειτουργία του.