A molekulákban az atomok nem véletlenszerűen, hanem meghatározott rendben kapcsolódnak egymáshoz. Friedrich August Kekulé német kémikus 1858-ban fejtette ki a szerves vegyületek szerkezetére vonatkozó alapvető elméletét, amely szerint ezekben a vegyületekben a szénatomok egymáshoz kötődhetnek. Az elmélet fokozatosan fejlődött és elvezetett a szerkezeti képlethez, mely atomokból és a közöttük lévő kémiai kötésekből áll. A kötések viszonylag állandók, kisebb behatások következtében nem szakadnak fel, lényegében a molekula állandó vázát alkotják. A szerkezeti képlet sokat elárul egy molekula tér- és elektronszerkezetéről és kémiai tulajdonságairól, néhány molekula szerkezeti képlete az 1.1.2. ábrán látható. A metánban pl. a szénatomhoz négy hidrogénatom kapcsolódik, a C—H kötések egyenértékűek, egymástól nem különböztethetők meg, azonos bennük a szén- és hidrogénatomok távolsága (109 pm), felszakításukhoz ugyanakkora energia szükséges. A C—H kötés azonban nemcsak a metánban, hanem például a ciklohexánban is előfordul, és a tapasztalat szerint a metánéhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. A 4-klór-3-metilbut-l-én pl. 9 C—H, 3 C—C, egy-egy C=C és C—Cl kötésből áll. A C—C, illetve C=C kapcsolatot egyes, illetve kettős kötésnek nevezzük, ismerünk hármas kötést is, ezt a két szénatom közé húzott hármas vonallal jelöljük: C≡C. A kémiai kötésekről az 1.2.6–8. alfejezetekben lesz szó részletesebben. A molekulák számos tulajdonsága egy vagy több kötéshez rendelhető, és jó közelítéssel független attól, hogy ezek a kötések milyen molekulában fordulnak elő, vagyis milyen a környezetük. Ilyen átvihető tulajdonság pl. kötés hossza, vagyis a kötésben lévő atomok magjainak távolsága, néhány adatot az 1.1.1. táblázatban tüntettünk fel. A kötéshosszak jó közelítéssel átvihetők egyik molekuláról a másikra, például a C—H egyes kötés hossza a metánban 109,2, az etánban 109,6, az eténben 108,5, az etinben 106,1, a formaldehidben pedig 111,6 pm.