Molekul
Definisi molekul telah berkembang seiring peningkatan pengetahuan tentang struktur molekul. Definisi sebelumnya kurang tepat, mendefinisikan molekul sebagai "partikel terkecil dari zat kimia murni yang masih mempertahankan komposisi dan sifat kimianya". Definisi ini sering terpatahkan karena banyak zat dalam pengalaman biasa, seperti batuan, garam, dan logam, terdiri dari jaringan kristal besar dari atom atau ion yang berikatan secara kimia, namun tidak terbuat dari molekul diskrit.
Ikatan kimia
Konsep hibridisasi sangatlah berguna dan variabilitas pada ikatan di kebanyakan senyawa organik sangatlah rendah, menyebabkan teori ini masih menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik. Namun, hasil kerja Friedrich Hund, Robert Mulliken, dan Gerhard Herzberg menunjukkan bahwa teori orbital molekul memberikan deskripsi yang lebih tepat pada spektrokopi, ionisasi, dan sifat-sifat magnetik molekul. Kekurangan teori ikatan valensi menjadi lebih jelas pada molekul yang berhipervalensi (contohnya PF) ketika molekul ini dijelaskan tanpa menggunakan orbital-orbital d yang sangat krusial dalam hibridisasi ikatan yang diajukan oleh Pauling. Logam kompleks dan senyawa yang kurang elektron (seperti diborana) dijelaskan dengan sangat baik oleh teori orbital molekul, walaupun penjelasan yang menggunakan teori ikatan valensi juga telah dibuat.