O parte importanta a chimiei cuantice - teoria structurii moleculare a materiei. După cum sa menționat mai sus, atomii de legătură legături chimice pentru a forma molecule care sunt cele mai mici particule de substanță având proprietățile chimice ale acesteia. (Molecula monohidroxilici gaz inert, strict vorbind, moleculele nu sunt). Ca atomi, molecule - un sistem cuantic.
Conceptul structurii moleculare a substanței a fost confirmată în chimie la mijlocul secolului XIX. în legătură cu dezvoltarea termodinamicii și teoria gazelor, și în final a fost confirmată prin experimente JB Perrin, fire peste fenomen mișcare browniană (mișcare aleatoare a particulelor mici suspendate într-un lichid sau gaz cauzate de mișcarea moleculelor de accidente vasculare cerebrale mediu) în 1906 în această publicație, experimente au confirmat teoria mișcării browniene, ca și fluctuația de presiune a moleculelor înconjurătoare dezvoltate în 1905-1906. A. Einstein și M. Smoluchowski.
Molecule ca sisteme nucleare sunt caracterizate printr-o compoziție de (atomi din care sunt compuse din elemente), greutatea moleculară și formula structurală, indicând secvența de legături chimice ale atomilor. Astfel, molecula de apă are o compoziție de H2O, o greutate moleculară de 18 unități, dintre care 16 cade pe oxigen (O) și 2 până la hidrogen (H), și formula structurală H-O-H. Dimensiunile sunt determinate prin greutatea lor moleculară și structura și molecule mari pot ajunge la 10-5 cm.
Unele molecule, având aceeași compoziție, cu toate acestea, diferă în aranjamentul atomilor, secvența de legături chimice. Astfel de molecule sunt numite izomeri, și sunt reprezentate prin diferite formule structurale. Proprietățile chimice ale acestora, de obicei, de asemenea, variază considerabil. În orice caz, dispunerea atomilor într-o moleculă este întotdeauna simetrică.
Molecula - este un complex, care este în sistem constant de flux cuantic. Atomii sunt parte a moleculei, și în același timp, face o mișcare oscilatorie continuă. Mai mult decât atât, într-o moleculă oscilații poliatomice atomi diferiți independent unul față de celălalt și fiecare caracterizate prin frecvența sa. În plus, ei înșiși moleculele ca un întreg, cum ar fi gazele, și chiar face mișcări de translație și de rotație.
Starea chimică cuantică a moleculei ca un sistem cuantic este descris, de asemenea, ecuația Schrödinger. Soluția acestei ecuații este, de obicei, se împarte în două ecuații - pentru electroni și nuclee. Solutia permite electronilor definesc un nivel de energie de electroni care este considerabil mai mare decât nivelurile de energie ale atomilor care constituie molecula. După fiecare atom situat într-un câmp electric al atomilor rămase și nivelurile care rezultă din divizare. Când rezolvarea ecuațiilor Schrodinger pentru electronii captate interacțiunea electrostatică a electronilor cu nuclee, unul cu celălalt, precum și energia cinetică a nucleelor și electronii. Soluțiile ecuației Schrödinger pentru nucleele face posibilă caracterizarea mișcării de vibrație și de rotație a moleculelor în ansamblul lor.