A forma de uma molécula contribui para a sua função e interações com outras moléculas. Ao longo dos anos, muitos modelos diferentes foram desenvolvidos para a representação visual de moléculas.
As estruturas de Lewis foram desenvolvidas por Gilbert Newton Lewis, que publicou pela primeira vez essas estruturas no seu artigo “O Átomo e a Molécula” em 1916. As estruturas de Lewis usam os símbolos químicos para os elementos. As linhas que ligam os elementos representam ligações covalentes, e pares de pontos representam pares de eletrões que não participam de uma ligação.
A estrutura de linha de ligação é uma maneira mais simples de visualizar moléculas orgânicas (baseadas em carbono) do que a estrutura de Lewis. Em estruturas de linhas de ligação, os átomos de carbono e hidrogénio são tidos como existentes em qualquer local onde uma linha termina ou está dobrada em um ângulo, em vez de estarem explicitamente desenhados. Estruturas de linha de ligação são especialmente úteis para modelar moléculas maiores que contêm grandes quantidades de carbono e hidrogénio ou cadeias de hidrocarbonetos muito longas, como as comumente encontradas em química orgânica e bioquímica.
Modelos 2D são úteis para perceber estruturas moleculares básicas. No entanto, para prever como as moléculas irão interagir entre si e com outras substâncias, é importante perceber como as moléculas existem no espaço tridimensional. Modelos de bolas e varetas mostram relações 3D entre átomos dentro de uma molécula.
Modelos compactos levam o conceito dos modelos de bolas e varetas mais além, oferecendo uma visão 3D mais precisa das moléculas, representando átomos de uma maneira que mantém a proporção dos raios atómicos. Em vez de usar linhas entre átomos para representar ligações, a proximidade das esferas entre si indica a força da ligação. Átomos com ligações mais fortes, como ligações duplas, são representados por esferas que se sobrepõem mais do que esferas que representam átomos com ligações mais fracas. Rotular átomos com os seus símbolos químicos geralmente não é necessário, porque modelos compactos e de bolas e varetas usam cores padronizadas para representar átomos de diferentes elementos. Vermelho representa oxigénio, preto é carbono, e branco é hidrogénio. Outros elementos que comumente formam compostos covalentes, incluindo nitrogénio, enxofre, fósforo, cloro, flúor e bromo, também são indicados por cores específicas.
